一跟绳子有多长

    一根绳子有多长呢?这不是一个很简单的问题吗?对呀,去超市拿一段绳子,用尺子量,结果就出来了,好比这段,刚刚好32厘米,如果要求精确的值呢?普通的尺子绝对做不到,因为材料的问题,印刷的问题,一般也会写“不能用作精确测量”这部记录片里的主人公于是找来数学家朋友,开始一段寻求绳子长的路程,本来他以为,这段旅程会很短,没想到最终涉及了数学问题,物理问题,甚至量子理论世界。

      第一站,他们去了度量单位最标准的国家物理实验室,那里有标准厘米尺,米尺,用最稳定的金属建造,也有用光测量距离的跟踪仪, 经过绳尺的测量,得出那段绳子是319,442mm,可是经过这些测量,他们发现,绳子弯弯曲曲,有许多褶皱,用宏观的技术是根本测量精准的。甚至,数学家认为,绳子的褶皱等于无限长!因为褶皱正向一种无限长的雪花图形那样一直往下延伸,很显然那是一个疯狂的想法。

    主人公知道世界上最小的度量单位是原子,那么测量这根绳子最精密的方法,也就是测量它有多少个原子长了,原子层面,当然必须告别数学家朋友一段时间,去物理学教师那儿探讨。

    原子的图像,就像微型太阳系,中间质子中子,外面围了一圈又一圈的电子,最外围是原子壳,弄清绳子长多少个原子就很简单了(虽然测量起来很难)然而,原子可不是紧密相连的,有极大的空隙,就连原子核以及原子壳中间,空余的地方也大的惊人,一人如果完全压缩掉全部的空隙,比¥1方糖还小,这段绳子压缩完全部的空隙,必须用放大镜来看,很显然,我们不能压缩掉绳子的全部空隙。


    根据新出现的量子世界,微观上,电子原子都是极不规律的运动着,永远无法预测,也就是说,同时出现在几种不同的地方,量子理论说,在你没有看见那件东西之前,那东西就是不存在的,因此,当你不知道绳子的度量单位时,绳子是没有长度的。


    量子理论导致精确测量成为不可能,当深入到原子级别,原子动来动去,如何测量呢?一根绳子有多长,雄观,因为绳子粗糙不平,无法精确测量,微观又因为量子理论无法测量,当然可以一直精确,那么精确的数将是浮动的。没想到简单的生活问题,竟然如此繁琐。

    从一根绳子有多长当中,我们证明了一点,任何看似很简单的数学事物,想要精确计算却极其困难,甚至做不到,所有的度量单位,哪怕国家物理实验室的度量单位,不过近似于真正的标准值,并没有达到真正的标准值。

    各个尺子,原子数量有差别,度量单位的格子便有微小的差别,永远只能取近似值,而不能取标准值。

    像一个科幻作品里写的那样,外星人来到地球,并没有干什么,在月球上立了块碑,人类测量这块石碑,发现各个边的比不管怎么缩小,都是5:3:4, 这块碑比其他各种赤裸裸的炫耀都要骄傲得多,简直就像人类说“已经克服了近似值,这块碑的比永远一样,永远是标准值”如果外星人真的做到了标准值,那么,直接可以证明他们的科技已经超越了量子领域。

    一根绳子有多长,精密的演示了许多数学中越研究越难的问题,比如圆周率……开始也就3.14,再后来3.14159265358………

 

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