根据大爆炸理论,我们的宇宙已经有138亿年的历史,并且还处于膨胀阶段,这就导致了一个叫做“可观测宇宙”的概念的出现。 我们平时所说的宇宙,最重要的就是这个直径920亿光年的球形可观测宇宙。
那么在理想状态下,一个乒乓球的数量每秒可以增加一倍,那么它能在短短五分钟内填满我们的宇宙吗?
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在正式介绍之前,先来听一个很有意思的小故事
相传在古代的印度,一位大臣发明了国际象棋。 他的国王很高兴,就请大臣表达一个愿望,他可以帮助他实现。 国王说:陛下,我只是请您给我一些麦粒,可以填满棋盘。
不过有个小要求,就是棋盘第一格放一粒麦子,第二格放两粒,第三格放四粒,以此类推。 走到第64格就可以了。
国王听了这话,大笑起来。 这个要求太简单了。 就这么一点麦粒,他答应了大臣的要求。 一开始还好,后来随着格子的进行,需要的麦粒数量突然变多了。 最后管理员算出,填满64格需要18446744073709551615(粒)!
如果用一个十米宽、四米高的盒子,这个盒子的长度将达到日地距离(3亿公里)的两倍!
现在,让我们再来看看乒乓球问题。 估计很多朋友都疑惑了。 乒乓球这么小的东西,直径只有四厘米,而你说的宇宙,直径有九百二十亿个光。 年,两者简直是天壤之别!
其实麦粒背后的原理和乒乓球问题是一样的。 这是一个称为指数爆炸的数学概念。 其实很简单。 就是我们中学学过的指数函数y=a。 x的幂
从图中可以看出,这里a的值大于1。 随着x的增加,y的值从一开始缓慢增加,然后突然变成快速增加。 因此,有一个很形象的名字叫指数爆炸。
了解了这个概念之后,我们再来看看这个乒乓球。 一个乒乓球的体积虽然微不足道,但是它的数量每秒可以翻倍,也就是每秒乘以2,所以它的数量符合指数函数,即y=2的x次方,而 数量乘以单个体积就是总体积。
后来想想,因为乒乓球是球形的,所以叠在一起,不可能合在一起,所以它的空间利用率高达74.05%,而我们的宇宙,它现在 可观测半径为460亿光年,如此计算,只需282秒,约5分钟,就可以填满整个宇宙。
其实还有一个简单的例子,就是当一张纸对折103次时,就会“洞穿”宇宙。 纸,对折103次后,厚度超过1000亿光。 然而在现实中,一张纸不可能被对折这么多次,要对折十几次更是极其困难。