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一张纸对折105次,宇宙真的就放不下了吗?

时间:2021-12-17 20:18     作者:!admin     分类:


一张纸对折105次,宇宙真的就放不下了吗?
可以肯定的告诉你,无论你用什么样的纸,一旦对折105次之后,宇宙真的就放不下了!

指数增长的经典案例:阿基米德大米与棋盘的故事
著名古希腊哲学家、数学家、物理学家阿基米德与希腊国王下棋,赢了国王,按照古代帝王的惯例,赏!

可对于吃喝不愁的阿基米德来说,一切都是身外之物,当国王问他想要什么赏赐时,阿基米德淡淡说我想要一些麦子,国王心想要点麦子也算赏赐,随后阿基米德说了麦子的数量要求:在棋盘上的第一格放一粒麦子,第二格放二粒,第三格放四粒,第四格放八粒……,以此类推放满第64个格子就行了。

国王一听,想都没想,最多也就几百斤小麦吧,赏。

谁曾想国王有点草率了,作为数学家的阿基米德给他挖了个大坑。用初中数学的知识我们就可以知道64个棋盘格子上的小麦总粒数为1 + 2 + 4 + 8 + …… +2^63=18,446,744,073,709,551,615(粒),约为18.5亿吨,这是什么概念呢,2019年全球大米产量约为7亿吨,按照当时的农业生产力,恐怕希腊国王一辈子也还不清欠阿基米德的小麦。

指数增长的爆发力
指数增长随变量增加而增长的速率到了一定阶段后将远超过线性增长或幂增长,但在开初阶段,指数增长的数值远低于线性增长和幂增长,所以指数增长的数值在开初阶段往往很容易被人忽视或低估。

看了上面的例子之后或许有人心里真的有点犹豫了,一张纸对折105次以后宇宙还能装下吗?

能不能装下其实就是个比较大小的过程,我们需要弄清楚两个大小:宇宙的大小,准确的说是可观测宇宙的大小和一张纸对折105次以后的厚度是多少?

宇宙的大小
宇宙的大小通常指可观测宇宙直径:即930亿光年。

根据目前科学界广泛共识,认为宇宙的年龄约138.2亿岁,可观测宇宙半径约465亿光年。

可观测宇宙是人类运用科学技术以及时间因素能够观测到的最大范围,在可观测宇宙之外的宇宙是什么样子,即使是连顶尖的科学家们也无法知预知。

一张纸对折105次之后的厚度
通常一包标准的A4纸是500张,厚度约5厘米,那么一张普通的A4纸就是0.1毫米,假设这张A4纸足够大可供我们对折105次,当然这只是理论上的,在现实生活中一张普通的纸能对折7次已是极限,当然也有爱好者们用了一卷4000米长的卫生纸,不过穷其所能也只对折了13次。105次的对折过程中纸的厚度变化见下表:

我们可以发现:

仅对折23次后,厚度达到839米,超过了中国第一高楼上海中心大厦的高度(632米),比全球现存最高建筑迪拜哈利法塔(828米)还高了11米。

折叠37次后,厚度达到13744公里,超过了地球的直径(12756公里)。

折叠43次后,厚度达到44万公里,超过了地球和月球的距离(38.4公里)。

折叠52次后,厚度达到4.5亿公里,超过了地球到火星的最远距离(4亿公里)。

折叠102次后,厚度达到530亿光年,超过了可观测宇宙的半径(465亿光年)。

那么我们只要在对折一次,也就是对折103次,厚度将超过可观测宇宙的大小,也就如题所说宇宙真的就放不下了。

现在有一个问题,为什么楼主提问的是105次,这不多余两次吗?或者说楼主为什么不提对折103次或者107次?

要弄清楚这个问题,就要考虑纸张的厚度问题,我们现在用的是标准的A4纸厚度一般较厚,约0.1毫米,那如果换成卫生纸(0.05毫米)就需要对折104次纸的厚度才能超过可观测宇宙的直径,照着这个思路,我们用一张0.025毫米厚的纸就需要对折105次才能超过可观测宇宙的直径,那么如果用一张0.0125毫米厚的纸对折105次不就能放进宇宙内吗?

其实不然,通常纸张主要由植物纤维制成,植物纤维支撑起了纸张的厚度以及韧性,一般植物纤维的厚度为0.02毫米,这就决定了一张纸的厚度一般会大于0.02毫米。

综上,理论情况下,不论你用多厚的纸,一旦对折105次,宇宙真的就装不下了!