阿基米德和国王下棋,用米填满 64 个方格,国王是怎么解决的?
故事背景
阿基米德和国王下棋的故事,是一个源远流长的传说,传说中的情节也有不同版本,但其中最著名的故事就是“盖蒂玛尼之剑”(Sword of Damocles)。
这个故事发生在公元前3世纪的古希腊,当时的国王霍兰第二世(Hieronymus II)听说阿基米德是个很有才华的数学家,就邀请他到王宫来玩棋。
故事情节
阿基米德同意了,但在玩棋的时候,他突然想到了一个有趣的问题:如果在棋盘上放置一些米粒,让它们不断翻倍,最终会得到多少米粒?
国王听了以后很感兴趣,于是阿基米德开始讲述这个问题的答案。
他告诉国王,在第一个方格放置一粒米粒,在第二个方格放置两粒米粒,在第三个方格放置四粒米粒,以此类推,每个方格的米粒数量都是前一个方格的两倍。阿基米德说,这样做的话,最后会有多少米粒呢?
国王很快就得到了答案:这个数目将是2的64次方,也就是18,446,744,073,709,551,616个米粒。国王对此感到非常惊讶,他意识到这是一个非常巨大的数字。
然而,阿基米德并没有停止他的解释。他说,如果国王想要看到这些米粒实际上需要多少空间,他可以让一座金字塔形的山丘,每层的米粒数量是前一层的两倍,从棋盘的第一个方格开始逐渐堆积起来。
这样的话,第一层将只有一粒米粒,第二层将有两粒米粒,第三层将有四粒米粒,以此类推。当第64层到来时,将有18,446,744,073,709,551,616个米粒。
国王惊叹不已,他也想亲眼看到这个巨大的数字实际上需要多少空间。于是他命令工人们去建造这样一座金字塔,他们用了几个月的时间来完成这个任务。
结果
当这座金字塔最终建成时,国王亲自走进去看了看。他感到非常震惊,因为金字塔的大小远超过了他的想象。金字塔的高度超过了现代一栋高楼的高度,而且它所占据的面积也很大,几乎占据了整个城市的一半。
国王想到,如果这样的米粒数量真的被放置在棋盘上,它们会占据多少空间?这个问题让国王感到非常困扰,因为这似乎是一个无法回答的问题。
最终,阿基米德告诉国王,这些米粒将需要一个非常大的容器才能装下,这个容器的大小将远远超出他们所能想象的范围。因此,这个问题实际上是一个反证法,它告诉我们,即使是非常小的东西,在不断增长的情况下,最终也可能变得非常巨大。
故事的启示
阿基米德和国王下棋的故事,给我们留下了一个重要的启示:在不断增长的过程中,即使最初是非常小的事物,最终也可能变得非常巨大。这个故事也告诉我们,即使我们面临的问题似乎是无法解决的,我们也应该保持开放的思维和创新的方法,尝试从不同的角度来看待它们,这可能会带来出人意料的答案。
同时,这个故事也告诉我们,即使我们面临的问题似乎是不可能解决的,我们也应该坚持不懈,尽最大的努力去寻找答案。因为,即使我们最终没有找到答案,这个过程也可能让我们成长并学习到很多东西。