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一张纸可以“超出”宇宙

2020-11-02彭皓

数学大王·中高年级 2020年10期
关键词:对折式子月球

彭皓

啦啦啦,啦啦啦,我是播报的小行家,一边走一边报。今天的热点真正好,快来组队看报道。

如果给你一张纸,你会用它来做什么呢?画画、折纸飞机、剪窗花……一张纸能做的事情太多了,甚至有人提出一种猜想:如果有一张足够大、能够对折多次的纸,人们甚至可以用它“超出”宇宙。

一张纸的对折次数

什么?这是在开玩笑吗?不过,这真是个有趣的想法。我们来试着计算一下,以一张普通的A4纸为例,它对折前的厚度大約为0.1毫米。我们将一张A4纸对折多次后的厚度总结如下:

通过表格里的数据,我们可以总结出:一张A4纸对折n次后的厚度是0.1×2n。在这个式子里,2n表示n个2相乘的积。例如,3个2相乘可以表示为23。大家利用这个式子,可以便捷地计算一张A4纸对折多次后的厚度。

据目前的数据显示,地球到月球的距离约为384401千米,地球到太阳的距离约为149597870千米。一张A4纸对折50次后,它的厚度约等于112589991千米,早已超过地球到月球的距离。如果把一张A4纸对折51次,它的厚度约等于225179981千米,比地球到太阳的距离还要远。如果把一张A4纸对折103次后,它的厚度将达到943亿光年。目前,可观测的宇宙直径范围约为930亿光年。也就是说,当一张A4纸对折103次后,它就能超出人们现在所能观测到的宇宙范围!

通过计算,我们了解了一张A4纸多次折叠后的“威力”。但一张A4纸实际能对折多少次呢?让我们来做个实验吧。

首先,我们准备好一张A4纸,然后把它对折,再对折……随着对折次数的增加,这张A4纸变得越来越厚,表面积也越来越小。当它对折到第6次时,我们发现已经折不了了。而同样面积、厚度较薄的餐巾纸,用同样的方法对折,可以折叠8次。

生活中的“平方”

“一张纸可以‘超出宇宙”只是理论上的假设。虽然是假设,但其中蕴含的计算原理——平方,却很重要。

在大自然中,某些生物种群繁殖的数量呈指数级增长。以细菌为例,在理想情况下,一个细菌繁殖出两个细菌,两个细菌繁殖出四个细菌……假设我们的手上有100个细菌,细菌每30分钟繁殖一代。在没有洗手的4个小时后,我们的手上就会有26500个细菌。

所以,如果我们不好好洗手的话,手上的细菌会越变越多哟!看来,了解了平方这个知识,不仅能帮助我们快速地计算,还能让我们更好地掌握事物之间的变化关系。

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