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【一】
传说,在印度北部的一座圣庙里,桌上的黄铜板上放着3根宝石针,每根长约0,5米。据说印度教的主神梵天在创造世界时,在其中的一根针上,自上而下由大到小放了64片金片。每天24小时内,都有僧侣值班,按照以下的规律,不停地把这些金片在3根宝石针上移来移去:每次只准移动一片,且不论在哪根针上,较小的金片只能放在较大的金片上。当所有64片金片都从梵天创造世界时所放的那根针上移到另一根针上时,世界的末日就要到来。
这虽是一个传说,却引起人们的重视,大家都想知道僧侣移动完这64片金片需要多少时间。也就是说,人类在这个世界上还可以生存多少时间。让我们来算算看。
设原来放置金片的宝石针为甲,其他两根针为乙、丙。
1、设金片只有1片。显然,只要移动1次即可。
2、设金片只有2片。可先将较小金片移至乙针上,较大金片移至丙针上,再将较小金片从乙针移至丙针上,共移动3次。
3、设金片有3片。可先将上面2片金片移到乙上。按2可知,共需移动3次。再把第3片移至丙,又移1次。下面把乙上两片移至丙同2,还需3次。以上共需2×3 1=7(次)。
4、设金片有4片。先把上面3片移至乙,按3需7次。再把第4片从甲移到丙上,又移1次。最后,把较小的3片从乙移至丙,又需移7次。以上共需移动2×7 1=15(次)。
依此递推下去。设有k片金片,先将k-1片移至乙,需移动S次。然后再把第k片移至丙,又移一次。最后把k-1片从丙移至乙,又需s-1,次。以上共需移动2。
这样,我们可以得到如下的递推式:
根据这个递推公式,分别令k=1,2,…。64,得
sl=1=21-1,
2S1 1=2(21-1) 1=22-1,
S=2S2 1=2(22-1) 1=23-1,
$4=2S3 1=2(23-1) 1=24-1,
2~-1=18 446 744 073 709 551 615,
如果僧侣移动金片一次需要1秒钟,移动这么多次共需约5845亿年。把这个寓言和现代科学推测对比一下倒是有意思的。按照现代的宇宙进化论,恒星、太阳、行星(包括地球)是在三十亿年前由不定形物质形成的。我们还知道,给恒星特别是给太阳提供能量的“原子燃料”还能维持100~150亿年。因此,我们整个太阳系的寿命无疑要短于200亿年。可见,不等僧侣们完成任务,地球早已毁灭了。
(二)
据说有人在研究宗教圣典时,运用电脑经过长时间计算之后断言,等到某个世纪的第一天正好是星期日时,世界末日就到了。这一“世界末日”的传说又将如何呢?距今天还有多久呢?
下面我们试作分析,用数学知识来揭穿这不可信的预言。
第一种看法认为,2000年是21世纪的第1年,2000年的元日是星期六,距星期天只有一天之差,真是玄而又玄啊。
大家都知道,每4年一个闰年,能被100整除的年份不闰,但能被400整除的年份又一闰。因此2000年是闰年,2月有29天,但2100年、2200年、2300年都不是闰年。21世纪有25个闰年,这100年中共有36 525天,相当于5217个星期再加上6天。但是22、23、24三个世纪都各有36 524天,因此,世纪日的星期序数就会向后顺延5天,从上面分析,我们不难列出上面的一张表格(表1)。
观察此表发现,我们的心终于放下来了,原来“世纪日”的星期序数是有周期性,它只能在星期六、星期五、星期三、星期一中出现,根本不是星期日。在这种看法中,“世界末日”并不存在。
第二种看法认为,2001年是21世纪的第一年,分析方法和上面一样,它又是按如下周期出现的(表2)。
因此,第二种看法中,“世界末日”也不存在。
不管上面哪种看法,都不会出现所谓的“某个世纪的第一天正好是星期日”的情况。上面的规律在以后的年份中都是循环出现的,400年中共有146097天,而146 097÷7=20 871,刚好整除,所以,在某个世纪的第一天是不会出现星期日的。所以,“世界末日”的这一传说又被数学知识揭穿了。
传说,在印度北部的一座圣庙里,桌上的黄铜板上放着3根宝石针,每根长约0,5米。据说印度教的主神梵天在创造世界时,在其中的一根针上,自上而下由大到小放了64片金片。每天24小时内,都有僧侣值班,按照以下的规律,不停地把这些金片在3根宝石针上移来移去:每次只准移动一片,且不论在哪根针上,较小的金片只能放在较大的金片上。当所有64片金片都从梵天创造世界时所放的那根针上移到另一根针上时,世界的末日就要到来。
这虽是一个传说,却引起人们的重视,大家都想知道僧侣移动完这64片金片需要多少时间。也就是说,人类在这个世界上还可以生存多少时间。让我们来算算看。
设原来放置金片的宝石针为甲,其他两根针为乙、丙。
1、设金片只有1片。显然,只要移动1次即可。
2、设金片只有2片。可先将较小金片移至乙针上,较大金片移至丙针上,再将较小金片从乙针移至丙针上,共移动3次。
3、设金片有3片。可先将上面2片金片移到乙上。按2可知,共需移动3次。再把第3片移至丙,又移1次。下面把乙上两片移至丙同2,还需3次。以上共需2×3 1=7(次)。
4、设金片有4片。先把上面3片移至乙,按3需7次。再把第4片从甲移到丙上,又移1次。最后,把较小的3片从乙移至丙,又需移7次。以上共需移动2×7 1=15(次)。
依此递推下去。设有k片金片,先将k-1片移至乙,需移动S次。然后再把第k片移至丙,又移一次。最后把k-1片从丙移至乙,又需s-1,次。以上共需移动2。
这样,我们可以得到如下的递推式:
根据这个递推公式,分别令k=1,2,…。64,得
sl=1=21-1,
2S1 1=2(21-1) 1=22-1,
S=2S2 1=2(22-1) 1=23-1,
$4=2S3 1=2(23-1) 1=24-1,
2~-1=18 446 744 073 709 551 615,
如果僧侣移动金片一次需要1秒钟,移动这么多次共需约5845亿年。把这个寓言和现代科学推测对比一下倒是有意思的。按照现代的宇宙进化论,恒星、太阳、行星(包括地球)是在三十亿年前由不定形物质形成的。我们还知道,给恒星特别是给太阳提供能量的“原子燃料”还能维持100~150亿年。因此,我们整个太阳系的寿命无疑要短于200亿年。可见,不等僧侣们完成任务,地球早已毁灭了。
(二)
据说有人在研究宗教圣典时,运用电脑经过长时间计算之后断言,等到某个世纪的第一天正好是星期日时,世界末日就到了。这一“世界末日”的传说又将如何呢?距今天还有多久呢?
下面我们试作分析,用数学知识来揭穿这不可信的预言。
第一种看法认为,2000年是21世纪的第1年,2000年的元日是星期六,距星期天只有一天之差,真是玄而又玄啊。
大家都知道,每4年一个闰年,能被100整除的年份不闰,但能被400整除的年份又一闰。因此2000年是闰年,2月有29天,但2100年、2200年、2300年都不是闰年。21世纪有25个闰年,这100年中共有36 525天,相当于5217个星期再加上6天。但是22、23、24三个世纪都各有36 524天,因此,世纪日的星期序数就会向后顺延5天,从上面分析,我们不难列出上面的一张表格(表1)。
观察此表发现,我们的心终于放下来了,原来“世纪日”的星期序数是有周期性,它只能在星期六、星期五、星期三、星期一中出现,根本不是星期日。在这种看法中,“世界末日”并不存在。
第二种看法认为,2001年是21世纪的第一年,分析方法和上面一样,它又是按如下周期出现的(表2)。
因此,第二种看法中,“世界末日”也不存在。
不管上面哪种看法,都不会出现所谓的“某个世纪的第一天正好是星期日”的情况。上面的规律在以后的年份中都是循环出现的,400年中共有146097天,而146 097÷7=20 871,刚好整除,所以,在某个世纪的第一天是不会出现星期日的。所以,“世界末日”的这一传说又被数学知识揭穿了。