折叠奇迹:一张纸币如何超越宇宙宽度

《折叠奇迹:一张纸币如何超越宇宙宽度》

无论是薄如蝉翼的钞票,还是轻盈的纸张,它们的本质都是纤薄。然而,通过简单的折叠动作,我们可以使它们的厚度成倍增加。每一次对折,都仿佛是一次神奇的魔法,让原本微不足道的厚度迅速累积。就像宇宙的无垠广阔,我们可观测到的部分直径已达惊人的930亿光年。那么,如果我们将一张面值100元的纸币连续对折110次,它的厚度是否会超越宇宙的直径呢?

这个想法听起来像是天方夜谭,但数学告诉我们,一切皆有可能。我们在初中时就学过这种“折纸游戏”,那时我们曾好奇一张纸对折30次后,它的厚度能否超过珠穆朗玛峰的高度。初看之下,这个问题似乎荒谬至极——一张纸再薄,对折几次也不至于超过8000多米的珠峰吧?然而,当我们运用指数增长的原理进行计算时,结果却令人瞠目结舌。

假设一张纸的厚度为0.1毫米,每次对折,它的厚度都会翻倍。这意味着对折次数与纸张厚度的关系可以用2的幂次方来表示。简单计算后即可发现:对折1次后,厚度为0.2毫米;对折10次后,厚度为102.4毫米;对折20次后,厚度飙升至104857.6毫米;而对折30次后,厚度更是达到了惊人的107374182.4毫米,即超过10万米!这一高度足以令10座珠穆朗玛峰相形见绌。

回到我们的100元纸币,其厚度大约也是0.1毫米。如果我们继续这种指数级的增长游戏,对折100次后,它的厚度将达到1.27×10^29毫米,即1270万亿亿公里;对折110次后,厚度更是高达1.3×10^32毫米,即130亿亿亿公里。相比之下,可观测宇宙的直径仅为930亿光年(约8797.8万亿亿公里)。因此,理论上讲,对折110次后的纸币厚度已经远远超过了可观测宇宙的直径。

实际上,当这张纸币对折到103次时,它的厚度就已经达到了1亿亿亿公里,使得可观测宇宙无法容纳它。然而,宇宙的真实大小仍然是个谜。据科学家推测,包括我们无法观测到的部分在内,整个宇宙的直径可能至少为24万亿光年——至少是可观测宇宙直径的258倍。即便如此,在110次对折的基础上再增加两次,这张100元纸币的厚度依然会超出整个宇宙的范围。

在数学的世界里,折纸似乎轻而易举。但在现实世界中,要将一张A4纸对折7、8次已属不易,更不用说继续对折了。事实上,纸张在多次对折后很容易折断。目前,现实世界中纸张对折的最高纪录是13次——由美国德克萨斯州的一位老师和学生团队在2011年创造,他们将一张长达4公里的卫生卷纸成功对折了13次。

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