03.07 一张纸对折105次,宇宙真的就放不下了吗?

艾伯史密斯


设纸的厚度b=0.1毫米=1×10⁻⁴米,折1次的厚度=2¹b,折2次的厚度=2²b,...,折n次的厚度=2ⁿb,则,折105次的厚度是:

2¹⁰⁵b≈4×10³¹b

=4×10²⁷米

=4×10²⁷÷(9.46×10¹⁵米/光年)

≈4.23×10¹¹光年

=4230亿光年

虽然,一张纸折叠105次的厚度是目前可观测宇宙的半径465亿光年的近十倍,但依然是宇宙的一个小不点儿


物理新视野


普通的纸张对折六七次已经很难,曾经麻省理工学院利用很长很长的纸也只不过对折了13次。而对折105次是什么概念呢?

我们来看。

假设一张纸厚度为0.1毫米,那么对折一次,厚度翻倍0.2毫米,第二次0.4毫米,第三次0.8毫米,第四次1.6毫米。可以看出,每次都是翻倍的增加,不知道你看到这样的情况,是不是感觉有点儿像2^n。

不要震惊,对折27次,这张纸的厚度已经达到了13公里了,对折28次,厚度为26公里,紧接着是52公里、104、208、416、832、1664、3328、6656、13312、26624、53248、106496、212992、425984(到这里时,已经超越了地月平均距离38万公里)....................

可以看出指数爆炸的威力了吧。

对折到51次时,总厚度已经超过2.25亿公里,而日地的平均距离不过才1.5亿公里。

对折88次,请不用惊讶,不用张大嘴巴。

此时厚度已经超过327万光年,已经相当于一个Mpc(百万秒差距=326万光年)。

对折到100次,此时纸张的厚度等于0.1毫米乘以2^100了,不用惊慌,请带上你的毛巾,站住了听:130亿光年。

以下:

101次:260亿光年;

102次:520亿光年;

103次:1040亿光年(超出可观测宇宙范围);

104次:2080亿光年;

105次:4160亿光年。

4160亿光年,我们不知道它究竟有多远,只知道那是无法想象的距离。

对此你们有什么看法呢?欢迎在下方留言探讨。我是科幻船坞,感谢大家的阅读与关注


科学船坞



一张普通的薄纸张最多可以折9~10次 。并且纸张每折叠一次,其厚度都会增加一倍。按一般的纸张也就0.1毫米来计算。就是0.1毫米乘以2的105次方。记作0.0001╳2^105米。

0.0001╳2=0.0002,

0.0002╳2=0.0004

0.0004╳2=0.0008

0.0008╳2=0.0016……一直成到第105个2就可以了。最后的出来的答案是=40,564,819,207,303,340,000,000,000,0000米(单位)。宇宙的直径是930亿光年,一光年等于9,460,730,472,580,800米。那么一张纸张折叠105次的厚度就是4,287,704,773,41光年。也就是大约4288亿光年。4288亿光年跟宇宙厚度930亿光年对比一下,很明显,前者跟厚一点。


也就是说一张白纸张折叠105次之后的厚度,可以超的上宇宙厚度的4.6倍了。当然了宇宙的大小也许不仅仅只有930亿光年,甚至更大。930亿光年也仅仅是人类可观测的范围了。因为宇宙一直在以超光速的速度膨胀,所以呢?宇宙也在慢慢的变大。

宇宙的从一个点爆炸出生到现在只有139亿年的历史。然而现在宇宙的体积却是930亿光年。可见宇宙的膨胀速度惊人。

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如果这是一张能在自然界真实存在的纸。以A4纸为例,厚度0.1毫米,按照指数爆炸的思路,很容易算出对折105次后的厚度是4288亿光年,超出了现有可观测宇宙的直径(930亿光年),但这其中隐藏着许多陷阱:

一、一张纸不可能对折105次,姑且不论到了后期怎么实现对折(折了多次后,不管什么材料的纸也会被折破,因为没什么东西能承受这种拉伸了),我们假设把纸切成两半再翻上去摞起来也算对折,即使如此,还是存在微观和宏观两个方面的难题:

在微观方面,假设使用的是一张0.1mm厚A4纸,尺寸是210mm×297mm,就算它300mm见方吧,在对折31次后,其宽度将只有140pm,小于碳原子的直径(182pm),再对折一次,宽度将小于氢原子的直径(106pm),这已经是最小的原子半径了,如果想再对折下去,势必要把原子也切开,这样无论如何也形成不了化学键,这张纸就不可能是稳定的物体,而是化为等离子体,飘散在茫茫宇宙中。

在宏观方面,很多网友可能没有想到

光速的限制。假设纸当前的厚度是d,将其切成两半再翻上去,其远端需要运动的距离是π*d,我们仍然假设纸的初始厚度为0.1mm,并且以光速折叠,因为任何物体的运动速度不可能超过光速,所以这已经是最快的折叠速度。根据我初步计算,对折105次需要的时间达到了13470亿年,这是个什么概念?根据最流行的大爆炸理论,当前宇宙的年龄是138亿年,完成对折壮举的时间是宇宙年龄的100倍!当然,我们可以等到地老天荒,但13470亿年后,宇宙是否还存在?这是个问题。

二、即使能对折105次,厚度达到4288亿光年,宇宙依然能放得下它

。因为宇宙是在不断膨胀的,前面说过,可观测宇宙的直径大约是930亿光年,而根据哈勃定律,在距离我们144亿光年处,宇宙膨胀速度已经达到光速,再远了就超过光速了(宇宙膨胀是一种空间膨胀,超过光速并不违反相对论)。而根据前面的计算,我们对折时,厚度增加的速度是光速/(0.5*π),大约是光速的1.57分之一,就算增加速度达到光速,也追不上可观测宇宙的膨胀速度,所以说,可观测宇宙容下这张被折的面目全非的纸是毫无问题的!

最后,不要忘了“不可观测宇宙”的存在,其直径达到了23万亿光年,在它面前,区区4288亿光年,真的是沧海一粟!


人马座A


首先我们要确定宇宙到底有多大。当然这个是很难确定的,这里我们就以可观测宇宙直径作为标准,930亿光年。

平时我们都用纸张作为对折行为,感觉对折很简单,甚至会下意识地认为一张纸可以随意对折。事实上并不是这样的,只是一般情况下我们对折时都不会超过5次。

那么一张纸最多能对折多少次呢?

纯理论分析,只要一张纸足够长(当然纸越薄越好),就能一直对折。但是,现实中,普通的纸张对折6次就很难继续了。而人们进行过的最多的对折次数是13次,是美国师生用了4公里的厕纸对折完成的,整个过程用了4个小时!

不要认为6次和13次相差不大,事实上相差很大,每对折次数增加一次,就是一次几何式数量级的增长。

那么对折105次后,会是什么结果呢?

假设一张纸0.1毫米,对折一次厚度翻倍,通过简单的数学计算很容易得出结果,就是2的n次方。对折105次后,总厚度将会达到4160亿光年!远远超过了宇宙的直径930亿光年,完全可以轻松放下整个宇宙!


宇宙探索


一张纸对折105次,那么厚度就是一张纸的厚度×2的105次方,lg2=0.3010, 0.301×105=31.60,如果按一张纸的厚度是100张1厘米,就是10000张1米,也就是10的-4次方米。那么31.60-4=27.6,就是说对折105次后,厚度是10的27.6次方米,10的0.6次方大约是4,就是4后面有27个0, 1后面有8个0那是1亿,4后面有27个0是多少,你自己能想清楚吧?!4000,000,000,000,000,000,000,000,000

米,也就是40,000,000,000,000,000,000亿米,也就是40,000,000,000,000,000亿千米或者说亿公里=4,000,000,000,000万亿公里,看着就怪瘆人的,

现在推测宇宙直径930亿光年,那么也就是930亿×3600×24×365×30万公里=879,854,400,000万亿公里,

把二者对比一下,单位都是万亿公里,前者是13位数,后者是12位数,明显前者比后者大,二者比例关系是40:8.8=400:88=50:11≈4.5

所以说,对折105就装不下了,这个说法是靠谱的,对折103次差不多费点劲刚好装下,

再说了,根本就不可能对折105次,对折5次就是32倍,对折6次就是64倍,再往上,个人基本不可能,除非运用其他工具!!


warren吴


数学课本在讲到数列的时候有一个故事,大意是数学家和皇帝下棋,数学家赢了后和皇帝要麦子


具体数量是第一个棋格放一粒麦子,第二个棋格放两粒麦子,以此类推直到把棋格用完为止,最后计算出的结果具体是多少我忘了,反正比当年我国的小麦总产量多得多,所以说指数增长是极其恐怖的一件事,类似的过程在经济学上叫“复利”,传说当年沈万三就是被朱元璋用复利搞破产的。


目前的实际宇宙大小我们并不清楚,只知道可观测宇宙是一个以地球为中心半径465亿光年发球体,这个球体的直径是930亿光年,也就是说每秒三十万公里需要930亿年才能从一端飞到另一端。

现实生活中没有任何一张纸可以对折103次,但好在我们可以假设

一张厚度为0.1毫米的纸对折10次后厚度会达到10厘米,第11次就是20厘米,第12次就是40厘米,第20次后这张纸的厚度就会达到105米左右,第21次210米,第22次420米,第30次后107374米,第40次后11万千米,在这个基础上再折叠两次,这张纸的厚度就能超过38万千米的地月距离。



超过地月距离就意味着这张纸厚度超过了一光秒,此后只需要从一光秒开始翻倍就行了,第50次折叠之后厚度达到6光分,84次折叠后厚度达到20万光年,已经折出银河系了。

对折100次后纸张厚度会达到133亿光年左右,已经和宇宙的直径处于同一量级了,只要再对折三次,厚度就能超过可观测宇宙直径,进入到更广阔的未观测宇宙中。


也就是说从第103次对折之后,可观测宇宙内就塞不下这张纸了,第105次对折完毕后这张纸的厚度会达到可观测宇宙直径的4倍以上,也就是大概3600多亿光年。


宇宙观察记录


一张纸折叠105次,就算折叠后的面积只有1平方米,大约需要与100万个地球重量相当的纸,假设一张A4打印纸的厚度大约是0.104毫米,就以0.1毫米,感觉很容易折叠计算,但是我们平时肯定有过这种经历,一张纸折叠六七次就很难折叠了,这是因为没折叠一次,纸的厚度,都是成几何倍数增长的,假设真的重叠了105次,那么纸张的厚度大约会达到一个难以想象的长度—4000亿光年,就算折叠后的面积是1平方米,那这张纸的重量会达到5.6*10^27吨,大约相当于100万个地球的重量。


喵搞哦


一张纸对折105次,宇宙真的就放不下了吗?

能不能放得下计算下就知道!其实如果抛开不可能的叠放次数,比如从纸张无法叠放(实际操作再也不能继续)开始再到物理原子的加起来总长为止(理论上也不可能操作了),于这些条件不予理会,单纯的数学计算是很简单的!来算一下就知道了:

其实宇宙也不大,也就930亿光年,当然不要以为宇宙就只有这么大,而是因为我们理论观测值的极限是这么大!先撇开不管,我们先算算碟105次后能否顶出宇宙!

一张纸约0.1MM,叠放105次约为:

L=0.1MM*2^105=4056481920730334084789450.2572032KM

一光年为:9460730472580800米

那么约合:428770477341.77光年

约为:4287.7光年,可观测宇宙为930亿光年,很明显已经捅出去了哈!

那么这张纸理论上真的可以叠出如此长度吗?咱不妨来算算另一个结果,我们以碳原子直径为理论计算值,算下一这张纸中有多少碳原子,一个个串起来,看看能到达多远的距离:

以A4纸为例,尺寸为:210mm×297mm,厚度为0.1MM

那么其为:0.000006237立方米

一个碳原子半径为:91pm即:9.1×10^-11M

那么其体积为:3.1565508234110854406687101826418e-30立方米

约合:1975890884994548375383065.5个碳原子!

那么这些碳原子连起来有多长呢?

大约:359612141069007.8M

约合:0.038光年

一张纸中的所有原子前面串后面连接起来,大约只有0.038光年,如果以此为标准计算的话,大约只能叠放61.64次,当然只能取整数值:62次!

那么实际操作中一张纸最多能叠几次呢?

一般叠放7-8次已经没法再叠了,除非专门为叠放裁切的大面积纸张,那么也就十来次!再往下就是理论值!而且理论值到62次时已经将所有原子打散排列了!再继续的话.....其实也没啥意义,不就计算器算算嘛,各位有空也可以计算一番!


星辰大海路上的种花家


一张纸折叠105次宇宙还能不能装下?

回答这个问题,我觉得只需要一个指数爆炸的式子。首先我们拿一张纸按照一毫米来算,每折一次厚度乘以二。那么105次之后多少呢?

0.001×2*105=40564819207303340847894502572.032m。大概按照4×10*28m算。

一光年是94605亿千米大概按10*16算。按照目前宇宙138亿光年,则宇宙有1.3×10*11光年约为1.3×10*27m。

这样看来,一张一毫米的纸折叠105次之后真的就穿出宇宙了。不过可惜的是目前借助机器一张纸也就只能折叠九到十次的样子。

虽然上面算的乱七八糟,不过还好终究比出来了。😄😄




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