阿基米德和國(guó)王下棋,用米填滿 64 個(gè)方格,國(guó)王是怎么解決的?
故事背景
阿基米德和國(guó)王下棋的故事,是一個(gè)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)的傳說,傳說中的情節(jié)也有不同版本,但其中最著名的故事就是“蓋蒂瑪尼之劍”(Sword of Damocles)。
這個(gè)故事發(fā)生在公元前3世紀(jì)的古希臘,當(dāng)時(shí)的國(guó)王霍蘭第二世(Hieronymus II)聽說阿基米德是個(gè)很有才華的數(shù)學(xué)家,就邀請(qǐng)他到王宮來玩棋。
故事情節(jié)
阿基米德同意了,但在玩棋的時(shí)候,他突然想到了一個(gè)有趣的問題:如果在棋盤上放置一些米粒,讓它們不斷翻倍,最終會(huì)得到多少米粒?
國(guó)王聽了以后很感興趣,于是阿基米德開始講述這個(gè)問題的答案。
他告訴國(guó)王,在第一個(gè)方格放置一粒米粒,在第二個(gè)方格放置兩粒米粒,在第三個(gè)方格放置四粒米粒,以此類推,每個(gè)方格的米粒數(shù)量都是前一個(gè)方格的兩倍。阿基米德說,這樣做的話,最后會(huì)有多少米粒呢?
國(guó)王很快就得到了答案:這個(gè)數(shù)目將是2的64次方,也就是18,446,744,073,709,551,616個(gè)米粒。國(guó)王對(duì)此感到非常驚訝,他意識(shí)到這是一個(gè)非常巨大的數(shù)字。
然而,阿基米德并沒有停止他的解釋。他說,如果國(guó)王想要看到這些米粒實(shí)際上需要多少空間,他可以讓一座金字塔形的山丘,每層的米粒數(shù)量是前一層的兩倍,從棋盤的第一個(gè)方格開始逐漸堆積起來。
這樣的話,第一層將只有一粒米粒,第二層將有兩粒米粒,第三層將有四粒米粒,以此類推。當(dāng)?shù)?4層到來時(shí),將有18,446,744,073,709,551,616個(gè)米粒。
國(guó)王驚嘆不已,他也想親眼看到這個(gè)巨大的數(shù)字實(shí)際上需要多少空間。于是他命令工人們?nèi)ソㄔ爝@樣一座金字塔,他們用了幾個(gè)月的時(shí)間來完成這個(gè)任務(wù)。
結(jié)果
當(dāng)這座金字塔最終建成時(shí),國(guó)王親自走進(jìn)去看了看。他感到非常震驚,因?yàn)榻鹱炙拇笮∵h(yuǎn)超過了他的想象。金字塔的高度超過了現(xiàn)代一棟高樓的高度,而且它所占據(jù)的面積也很大,幾乎占據(jù)了整個(gè)城市的一半。
國(guó)王想到,如果這樣的米粒數(shù)量真的被放置在棋盤上,它們會(huì)占據(jù)多少空間?這個(gè)問題讓國(guó)王感到非常困擾,因?yàn)檫@似乎是一個(gè)無法回答的問題。
最終,阿基米德告訴國(guó)王,這些米粒將需要一個(gè)非常大的容器才能裝下,這個(gè)容器的大小將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出他們所能想象的范圍。因此,這個(gè)問題實(shí)際上是一個(gè)反證法,它告訴我們,即使是非常小的東西,在不斷增長(zhǎng)的情況下,最終也可能變得非常巨大。
故事的啟示
阿基米德和國(guó)王下棋的故事,給我們留下了一個(gè)重要的啟示:在不斷增長(zhǎng)的過程中,即使最初是非常小的事物,最終也可能變得非常巨大。這個(gè)故事也告訴我們,即使我們面臨的問題似乎是無法解決的,我們也應(yīng)該保持開放的思維和創(chuàng)新的方法,嘗試從不同的角度來看待它們,這可能會(huì)帶來出人意料的答案。
同時(shí),這個(gè)故事也告訴我們,即使我們面臨的問題似乎是不可能解決的,我們也應(yīng)該堅(jiān)持不懈,盡最大的努力去尋找答案。因?yàn)椋词刮覀冏罱K沒有找到答案,這個(gè)過程也可能讓我們成長(zhǎng)并學(xué)習(xí)到很多東西。