一张纸对折105次,宇宙真的就放不下了吗?

2022-08-09
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一位名叫Britney Gallivan的女中学生用一张薄薄的厕纸对折了12次,就创下了吉尼斯纪录,并且这项纪录足足维持了十年之久,那么,一张纸能对折105次吗?

如果可以的话,宇宙能不能装下呢?

2012年的时候,美国德克萨斯州圣马克中学的学生们决定用一张长度超过4千米的纸来挑战12次的吉尼斯纪录,最终这张超大面积的纸被折叠了13次。

一张纸折13次都是人类挑战的极限,那么能折105次吗?

答案是:不能!既然一张纸不能对折105次,那怎么才能验证一张纸对折15次宇宙能不能装下呢?

以目前的知识面来说,只能通过理论和模拟计算,最终得出来的结论是:指数爆炸。

什么叫指数爆炸?

在古印度有个叫锡塔的大臣,他聪明过人,发明了一种棋子,国王百玩不厌,于是决定重赏锡塔。

国王问他想要什么样的奖赏,锡塔想了一下,他对国王说:“陛下,请您让人将大米放在我发明的棋盘的六十四个格子内,第一格放一粒,第二格放二粒,第三格放四粒,第四格放八粒,第五格放十六粒,照这样放下去,每格比前一格多放一倍麦粒,直到把六十四个棋格放满就行了。

”国王听了哈哈大笑,他觉得锡塔这个人真是有趣,放着金银财宝不要,反而提出这样一个要求,随即安排下人搬来两袋大米。

两袋大米搬来以后,在场的每一个人都认为一小大米就能填满棋盘上的64个方格,一些人忍不住嘲笑锡塔的无知要求。

按照锡塔的要求,下人开始往棋盘里放米,第一格1粒米,第二格2粒米,第三格4粒米,第四格8粒米……前面的几个方格很快就被填满,而此时还没有用完一小碗麦子,众人更是脸带耻笑地看向了锡塔,而锡塔却默不作声。

但是慢慢地,所用的麦子开始明显多了起来,32粒、64粒、128粒、256粒、512粒、1024粒……下人已经冒出了冷汗,因为两袋米都用完了,只装到了13格左右,而且后面会越用越多。

往第16个方格上放米粒时,就需要拿出1公斤的大米,而到了第20格时,则需要3袋大米,国王根本无法提供足够的大米放在棋盘上的第64格上去,大臣们和国王都惊诧得张大了嘴。

最后计算出总共需要18446744073709600000粒大米才能装满64个格子,相当于92亿吨的大米,这对于整个国家来说,都拿不出来。

为什么会出现这样的事情呢?

远离是什么呢?

通过印度的这个故事,我们就可以发现一个很神奇的变化,看似不经意的一个思维,却变成了一个令人震惊的结果,这就是指数爆炸。

这就运用到了数学方程式,我们假设把第一个格子的一粒米写成2的0次方,第二个格子写成2的1次方,第三个格子写成2的2次方,那么第N个格子就可以写成2的N-1次方。

例如:指数函数y=2^x的图像具体的变化如下:x1=0 f(x1)=1x2=1 f(x2)=2x3=2 f(x3)=4x4=3 f(x4)=8x5=4 f(x5)=16x6=5 f(x6)=32x7=6 f(x7)=64这种成倍数增长的变化,刚开始看似很少,但是当N翻倍以后,得出来的数则是巨大的。

那么,指数爆炸真的能说明一张纸对折105次,宇宙就放不下了吗?

对折105次以后,宇宙能不能放下?

假设我们用一张长度为0.1毫米的纸进行折叠,用指数爆炸的公式来模拟就是0.1×2^n,那么,按照复利效应来看,资产的规模就是0.1毫米,这样的模型,其实不需要多少次,就会非常恐怖。

最终得出来的结果参考下图:通过这张图就可以看出,把一个长度为0.1毫米的纸张对折105次以后,对折的印记线长达小数点前28位数,约4亿亿亿公里,这个已经超过了目前人类已探知银河系的长度,从这一点来看,宇宙还真的是装不下。

长度装不下,厚度更装不下用厚度为1毫米的纸张对折后,和长度得出来的数据是一样的,这个正方体的边长都是4亿亿亿公里长。

这代表什么呢?

对折14次就能超过很多人的身高,目前平均身高约为1.65米,对折14次的厚度约为1.64米。

对折27次就能超过珠穆拉玛峰,珠峰是世界第一高峰,高度达到了8848.86米,对折27次的纸张厚度可以达到1.34万米,已经超过了珠峰的高度。

对折36次就能超过赤道,地球的赤道周长4万公里,对折39次的纸张厚度可以达到5.5万公里,这就已经超出了地球赤道的周长。

对折42次就能超过地球与月亮的距离,地球和月球的平均距离是38.44万公里,两者的最短距离是36.33万公里,两者的最长距离是40.55公里。

对折42次的纸张厚度可以达到44万公里,这已经超过了地球和月球距离最远时间的长度。

对折51次就能超过地球与太阳的距离,太阳与地球之间的平均距离是1.5亿公里,对折51次的纸张厚度可以达到2.3亿公里,这就已经超过了太阳和地球之间的距离。

对折84次就能达到银河系的直径,太阳系所在的星系是银河系,在银河系中,像太阳这样的恒星有1500亿~4000亿颗,银河系的直径达到了20万光年。

对折84次的纸张厚度可以达到20万光年,这相当于银河系的直径。

对折93次就能达到1亿光年,比本星系群更大的是室女座超星系团。

在室女座超星系团像本星系群的宇宙结构有至少100个,像银河系这样的星系就有4.7万个,它的直径达到了1亿光年。

对折93次的纸张厚度高达1.05亿光年,相当于室女座超星系团的直径。

对折103次就能超出宇宙,由于相对论的限制、宇宙的膨胀效应以及宇宙的年纪只有138亿岁,人类理论上可以观测到范围是一个直径为930亿光年的球状空间。

在可观测宇宙当中,像银河系这样的星系至少有2万亿个。

对折103次的纸张厚度高达1072亿光年,这要大于可观测宇宙的直径。

那么按照这样的说法,一张小小的纸片在对折105次以后,所产出的数据大于目前宇宙中任何一个已知的天体,所以,按数据来说的话,宇宙真的放不下一张对折了105次的纸。

事实的真相其实这个公式是存在很大误区的,大家可以想象一下,给你一张A4纸,如果你真的可以折叠105次,不要说宇宙了,就是自己家里都能放的下。

为什么这么说。

首先来看,一个物体在形状改变的同时,质量并没有发生改变,以对折一张纸为例。

在对折的同时,纸的厚度增加了,但是面积却变小了,这就是质变的结果,当折叠到一定次数的时候,我们就会发现,其实最终纸的面积变成厚度,而厚度变成了面积,并不会因为对折增加这张纸的任何体积。

所以,就算能对折一万次,这张纸还是原有的那么大。

这就是真相。

写到最后:一张纸对折105次,不要说宇宙了,就是自己家都能放得下,因为纸并没有变大。

而对于指数爆炸的理论来说,不适用于纸张上来实验,因为纸张是一个固体,它本身不会出现裂变。

而指数爆炸多用于细菌以及化学方面的研究,比如一个细菌在短短的几个小时内,通过指数爆炸,繁衍出几百万个细菌出来。

而纸张不会因为对折而产生新的纸张出来,无论怎样对折,纸本身的质量就那么大。

举个更简单的例子:一对夫妻通过“指数爆炸”,可以繁衍出2个后代,这样加起来就是4个人,如果把4个人堆在一起,那么就是4个人的身高,约等于6.8米。

可是一个人无论怎么“指数爆炸”,都无法繁衍出一个后代,永远只是一个人,那么身高只会在1米7左右。

所以,指数爆炸的前提是在变化中可以繁衍出同物质的事物数来,而纸张不能。

所以,有些事情不要太较真,就算是把地球对折,最终不管对折多少次,地球的质量都不会发生改变。

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小草

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