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1.8 用2累乘的惊人结果

在印度有一个非常古老的传说,说的是舍罕王为了奖赏国际象棋的发明者,承诺答应他提出的任何要求。结果这位发明者就要求国王在象棋的第一个格子里赏给他1粒麦子,在第二个格子里给2粒,第三个格子里给4粒,以后每一小格所给的麦子都是前一小格的2倍,直到摆满64个象棋格子。国王觉得这个要求很容易满足,就答应了他,结果,当仆人们把一袋又一袋的麦子搬来时,国王才惊觉,要满足这位发明者的要求,他要把全印度,甚至全世界的麦粒全给他。

这是个很好的例子,一个很小的数,如果用2累乘它,所得的结果会迅速变大。

[ ]草履虫平均每27小时分裂一次,每分裂一次,原来的一个就会变成两个。假如所有以这种方式分裂出来的草履虫都能够存活,那么,一个草履虫分裂40代之后,它所有的后代所占的体积为1立方米。已知太阳的体积为10 27 立方米,那么,需要多长时间,一个草履虫分裂出的后代占据的体积就能像太阳那么大?

[ ]根据已知条件,我们可以把这个问题转化为,1立方米需要用2累乘多少次才可以达到10 27 立方米这个体积?

2 10 ≈1 000,因此,我们可以把10 27 写成:

10 27 =(10 3 9 ≈(2 10 9 =2 90

即1立方米需要用2累乘90次才能达到10 27 立方米这个体积。据此我们可以得出结论:一只草履虫要经过130次(90+40)分裂,才能达到10 27 立方米这个体积。我们知道,草履虫平均每27小时分裂一次,由此可以计算出,分裂130次所需的时间为:

27×130=3 510(小时)

每天有24个小时,把这个时间换算为天数,即

3 510÷24=146.25(天)≈147(天)

因此,草履虫在第147天可以分裂出第130代子孙。这时,它的所有后代的总体积跟太阳一样大。

据说,曾经有一位微生物学家确实观察到了一个分裂了8 061次的草履虫。我们可以计算一下,如果这个草履虫的后代都成活了,那么最后一代要占据多大的体积?

类似的问题还有很多,比如我们拿一张纸,将它对半裁开,然后再把得到的半张对半裁开,这样一直裁下去,裁多少次之后能得到跟原子一样大的纸张?

假设一张纸重1克,而原子的质量是 克。由于

10 24 =(10 3 8 ≈(2 10 8 =2 80

所以,一共要对裁80次。而人们通常以为要达到这样的目标估计要裁几百万次。

相似地,我们把刚才关于草履虫和太阳的问题反过来问:

如果太阳分裂成两个,每一半又分裂成两个,这样一直分下去,假设分的过程中是平分,而且总体积是不变的,那么经过多少次分裂,能得到和草履虫一样大的粒子?

虽然经过前面的计算我们已经知道了答案是130,但还是会因为这个数字这么小而觉得不可思议。 slFoREUItEWEaw5+WbfJn+YVy+V36zyuMRZCgjHsYs0kF6661wNR3RwXE8EcUWLV

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