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大家跟纸打交道多年,不知道折过多少纸,甚至还能折出各种各样的花样。但是,你试过另一种折纸挑战吗?
拿一张普通的A4纸,对折之后再对折,你觉得最多能对折几次?
盲猜:对折十几下应该不成问题吧?
然而,当你动手试过后,会发现:
A4纸对折7次后|作者供图
一张普通的A4纸,竟然很难对折超过7次!
7次,真的是折纸挑战的上限吗?能否突破这个限制?其实,这是一个简单的数学问题
01 折纸的数学描述
假设纸张的原始长度、宽度、厚度分别为a、b、t,对折n次后,三者尺寸的变化如下表所示。
A4纸对折次数与纸张尺寸的关系|作者供图
表中可以看到,每对折一次,长度或宽度减半,而厚度翻倍。它们之间存在一个2^n的幂次方关系,这个关系意味着尺寸关系变化非常快。许多故事都涉及2^n的幂次方关系。比如工资问题:第一天给你1分,第二天开始每天翻倍,一个月后总工资将超过1千万元。再比如国王的棋盘米粒问题:第一格1粒米,后面每格都翻倍,当64格放完时,整个王国甚至整个世界都将被掏空。
棋盘米粒倍增关系|作者供图
回到折纸问题,当对折第n次时,纸张厚度变成了原来的2^n倍。一张A4纸厚度约0.1毫米,如果对折23次,其厚度将达到约839米,而地球上最高的建筑物迪拜塔也不过828米高。
全球最高的建筑|图源:摄图网
当对折42次时,纸的厚度将达到439805公里,已经超过了地月平均距离(384403.9公里)。如果继续对折至58次,厚度将超过太阳系直径(约300亿公里);对折83次,就可以冲出银河系(直径约16万光年)了。
也许有一天我们可以靠折纸抵达太阳,登陆火星