【趣味】數學黑洞之——西西弗斯串
茫茫宇宙之中,存在著這樣一種極其神秘,連存不存在都是個謎的天體叫“黑洞”(black hole)。黑洞的物質密度極大,引力極強,任何物質經過它的附近,都要被它吸引進去,再也不能出來,包括光線也是這樣,因此是一個不發光的天體黑洞的名稱由此而來。
由于不發光,人們無法通過肉眼或觀測儀器發覺它的存在,而只能理論計算或根據光線經過其附近時產生的彎曲現象而判斷其存在。雖然理論上說,銀河系中作為恒星演化終局的黑洞總數估計在幾百萬到幾億個之間,但至今被科學家確認了的黑洞只有天鵝座X-1、大麥哲倫云X-3、AO602-00等極有限的幾個。證認黑洞成為21世紀的科學難題之一。
無獨有偶,在數學中也有這種神秘的黑洞現象。
“123數學黑洞(西西弗斯串)”現象已由中國回族學者秋屏先生于2010年5月18日作出嚴格的數學證明,并推廣到六個類似的數學黑洞(“123”、“213”、“312”、“321”、“132”和“231”)
數學中的123就跟英語中的ABC一樣平凡和簡單。然而,按以下運算順序,就可以觀察到這個最簡單的黑洞值:
設定一個任意數字串,數出這個數中的偶數個數,奇數個數,及這個數中所包含的所有位數的總數,例如:1234567890,
偶:數出該數數字中的偶數個數,在本例中為2,4,6,8,0,總共有 5 個。
奇:數出該數數字中的奇數個數,在本例中為1,3,5,7,9,總共有 5 個。
總:數出該數數字的總個數,本例中為 10 個。
新數:將答案按 “偶-奇-總” 的位序,排出得到新數為:5510。
重復:將新數5510按以上算法重復運算,可得到新數:134。
重復:將新數134按以上算法重復運算,可得到新數:123。
結論:對數1234567890,按上述算法,最后必得出123的結果,我們可以用計算機寫出程序,測試出對任意一個數經有限次重復后都會是123。換言之,任何數的最終結果都無法逃逸123黑洞。
趣味數學:我不見了
古人相信,人死了以后都要上地獄報到,閻王根據他生前的所作所為獎罰他。經過一道道“程序”之后,最后來到第10殿“轉輪”,以便重新投胎。
有個人一貫做好事,他死后閻王問他想投生什么。此人提出的要求是:“父是尚書子狀元,繞家千頃好良田,魚池奇花樣樣有,嬌妻美妾個個賢,金銀米谷都充棟,盈箱綢緞與綾羅。身居一品王公位,安享榮華壽百歲。”閻王一聽,不禁伸出舌頭:“真有這等好差使,待我自己去,情愿將閻王讓你做!”
這個笑話妙在最后一句,據說是清朝文學家、笑話大師石成金的杰作。
石成金還有一則笑話杰作,流傳極廣:有一個傻里傻氣的公差奉命押送一個犯了大罪的和尚,任務非常艱巨。他怕自己記性不好,丟三落四,于是編了2句口訣:“包裹、雨傘、鎖、文書、和尚、我。”一共是6樣東西,沿途像念經一樣,翻來覆去地背誦。和尚知道他是個呆子,便設法用酒把他灌醉,剃掉他的頭發,把枷鎖套在他的脖子上,然后自己逃走了。
差人酒醒后,睜開眼睛,總覺得有點不對頭,便自言自語道:“讓我查一查看。包裹,有;雨傘,有。”他又摸摸脖子上的枷鎖說:“枷鎖,有;文書呢,也有。”他忽然驚呼道:“啊呀,不好了,和尚不見了。”過了片刻,他摸了摸自己的光頭,喜道:“喜得和尚還在。”最后,頓足嘆道:“我不見了。”
大家莫笑差人敵我不分,他的根本錯誤在于把自己也看成是一件東西,同身外之物混為一談了。當代大數學家、波蘭人謝爾賓斯基的思路居然也有異曲同工之妙。他出門旅行或者參加學術會議時,總要清點隨身行李,而且是從第0件開始,接下來是第1件,第2件,第3件,第4件,第5件……別人看他這傻乎乎的模樣,笑問:“謝教授,您有幾件行李呀?”他總是笑而不答。但是,誰要是偷了他一件行李,他馬上就能發覺。
謝爾賓斯基認為傳統的那種從1開始的計數法,最后那個數既指最后那件行李,又指行李的總數。這種用法,實際上是把基數與序數混為一談了,所以他認為需要改革。你們不要認為謝爾賓斯基的想法是標新立異,無事生非,實際上他的觀點相當尖銳、深刻。比如說,21世紀始于哪一年,是2000年還是2001年?盡管權威的英國格林尼治天文臺認為21世紀應始于2001年1月1日,但是許多國家與天文團體都不買這個賬,官司還一直打到了聯合國。從本質上來說,這就是計數應始于0還是始于1的差別!