把一张纸对折一下,简直就是再简单不过的事,随手就能做到:
但你有没有想过,一张纸最多能对折几次?折到极限后,什么样?
其实只要对折7次就能逼出你的洪荒之力,而想要超越8次,仅靠双手就已经变得不现实。不信?一张普普通通这么大的纸:
叠6次后,已经变成了这样,想要更进一步,你需要液压机:
但压完后基本没法进一步折叠,它们可能已经变成了薄饼,一碰就碎:
甚至还有可能发生「爆炸」,纸直接被崩碎了:
所以,「从来没有一张纸能够被对折8次」,这大概是你我小时候都听过的冷知识。
但显然,这个冷知识还有「漏洞」可钻,美国有个妹子就利用数学知识在19年前折叠出了12次....
是不是怀疑对方是个女超人?其实她就是数学思维运用的很灵活。
这位妹子来自加利福尼亚,名叫Britney Gallivan,她当然不是什么超越液压机的大力士,之所以能够折叠的更多,是因为她在纸的材料和长度上做了一些改动。她使用的是一张比较薄的厕纸,同时长度为1200米:
并且她还设计了一个方程式,用L表示长度,用t表示纸张厚度,用n表示对折次数,以此表示在单向折叠的前提下,需要多长的纸才能完成想要对折的次数。
而她用来挑战的超长卫生纸足足花了她85美元,并且耗时7个小时才完成第11次对折...最终形态宽80厘米、高40厘米,感觉从一坨厕纸,变成了一坨...
妹子的做法为很多人打开了新思路,于是大家想要向着更高目标冲击,然而至今为止,你猜猜人类的纸张对折记录冲击到哪了?
答案是13次,由一所学校的师生用更长的卫生纸完成...
是的,花费了更多人力,用了更长的纸,也仅比Britney Gallivan的卫生纸大法多了1次。所以,对折个纸而已,这么难搞的么?
其实,这就是数学中「指数」增长的好玩之处。
将纸对折乍一看似乎很简单,把一张只有0.1毫米厚的纸对折起来,新的厚度是0.2毫米。
但这种厚度会随着折叠次数呈指数增长,用一个简单公式表达就是「层数=2的折叠数次方」,再乘以纸张的厚度,基本就是折叠后的高度。
所以换言之,厚度的增长会随着折叠次数增加而越来越夸张,折叠时所需要的能量也就更多:
尤其是它的厚度已经大于长度时,弯曲它的时候会有种在掰弯钢铁的感觉。下图是A4纸被液压机压对折7次后的状态,感觉把纸掰开都很难:
其实如果你发挥想象力,脑补出一张面积无限,强度无限,厚度为0.1毫米的纸,且折叠能量无限,随着对折次数的增加,结果会比你想象的更加恐怖,目前网络中有不少大佬对相关数据进行了整理。
第一次对折后你可能感觉不到有什么不同,从0.1毫米,变成了0.2毫米;当你对着3次后,纸张达到了指甲的厚度,依然可以忽略不计。
而对折10次后,厚度为10.24厘米,差不多和手掌一样大,具体可以抬手看看。
对折14次后,它的厚度几乎达到了164cm,直追人类身高:
对折16次,厚度已经超过6米,相当于两层楼那么高,人类相对显得渺小:
感觉到此似乎变化不太明显?别急,这张纸在对折17次后,厚度为13.12米,差不多有蓝鲸三分之一的体长:
而在折叠20次后,厚度就能达到104米左右,厚度已经远超这个地球上目前体积最大的生物:
而只需要对折21次,这张纸的厚度就能接近210米,泰坦尼克号舰长在269米左右,也就是你的纸已经可以和豪华游轮的长度比一下了:
如果再折叠两次,也就是第23次,厚度就能够达到约840米,目前人类所有建筑就高度方面来说,在你的这坨纸面前已经都是弟弟了,哈利法塔的高度为828米:
在对折27次后,地球上几乎没有比这坨纸更高的东西了,因为它的厚度大约为13.44km,这个高度超过珠穆朗玛峰:
所以如果继续折叠下去,你的纸就要冲出地球了。
在对折30次后,厚度大约为107374米,你的纸楼已经触碰到大气层的边界了。
对折34次,厚度大约为1720km,差不多是冥王星直径的一半:
对折37次,厚度约为13760km,从南北纵向看,这个数字已经超越地球,而冥王星也变成了弟弟:
而对折到了42次,恭喜,这张纸从地球出发,目前已经抵达月球,登月成功了:
如果再折叠一次,这个长度够我们回来的:
当对折50次后,数字来到大约112590000000米,再努力一下,就能直达太阳:
而随着纸张的厚度增加,地球也越来越渺小:
当对折次数达到60次,我们可以进入光年单位,此时厚度相当于0.1光年。
70次的折叠,相当于11至12光年的厚度;而第80次折叠,厚度超过12000光年,相当于从地球到Kepler-62的距离,这是一个位于天琴座的恒星系统。
而在83次对折后,这坨纸已经走到了银河系的边缘:
还记得太阳系么?它在这:
85次对折后,厚度达到40万光年,已经相当于银河系直径的4倍。
对折87次后,厚度相当于银河系到仙女座的星系的距离。
对折89次后,厚度相当于目前已知最大的星系IC1101的直径,相比之下,银河系在最左边的位置,没错,就是那个光点:
最后,根据粗略的估计,在103折叠时,你的纸坨到达了可观测宇宙的极限,930亿光年...
而你还记得我们第一步假设的那张纸有多厚么?
现在了解完这些,每当我蹲坑面对手中的厕纸时,总会感觉它拥有着无限的可能,以及陷入对数学的深思。
不过说起数学,我们的热情往往会被死记硬背、题海战术所浇灭。所以,有没有更有趣的学习方式?
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参考资料:
http://raju.varghese.org/articles/powers2.html
https://www.abc.net.au/science/articles/2005/12/21/1523497.htm
http://www.zxprinter.com/support/paper-thickness.html
https://www.youtube.com/watch?v=AmFMJC45f1Q
https://www.printi.com/blog/thickness-of-paper/
https://neal.fun/paper/
https://www.youtube.com/watch?v=AfPDvhKvaa0
https://www.youtube.com/watch?v=gk7xhpFkO2U
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