指數太神奇!一張紙對摺103次後,宇宙真的放不下

​筆者:三體-小遙


相信很多人都聽過這樣的實驗:將一張厚度為0.1毫米的紙不斷對摺,它未必能夠超過9次。如果將其厚度以倍數進行疊加,在第51次疊加中,它的厚度已經可以從火星表面到達太陽表面……

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實驗進行到第103次,這張紙的厚度已經是一個天文數字,甚至已經超過了宇宙920億光年的直徑。實際上,這其中包含著一個有關指數爆炸的奧秘。

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人們通過日常觀察發現,一張普通的紙如果想要對摺7次以上其實已經十分困難,所以這個實驗只能通過數學計算得到答案,現實生活中想要驗證的話,或許結果會更加顛覆人們的認知。

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雖然指數爆炸並不是真正的爆炸,人們只是想通過這個詞來表現指數帶來的震撼,但是隨著數學的不斷髮展,指數爆炸其實已經融入了我們的生活中。

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在此之前,一個有趣的故事曾經引起人們的廣泛關注,相傳發明瞭國際象棋的古印度宰相,為了尋求國王的獎賞,動用了自己聰明的腦筋,提出在每個象棋方格中放置以倍數不斷增加的大米。

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當時的國王可能和大多數人一樣,認為在64格的棋盤中放置大米並不是一件難以滿足的事情,所以欣然應允。然而通過後來的計算和驗證,這個宰相的要求已經超過了國土內的糧食總量,甚至直到今天,整個地球上的糧食都未必能夠填滿。

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這就是指數爆炸的魅力,放到現實生活中,各種賬號的密碼中其實也能體現這個神奇的規律。比如,當我們設置的密碼只有4-6位時,它的破譯難度較低,所以賬號存在被盜用的風險,只要利用數學計算稍加嘗試,其實就能夠將其破譯。而上百位的密碼,就需要更長的時間才能破譯,甚至無法被破譯。

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人們可能覺得,這種密碼絕對不會有人設置的,但是即便只有0和1組成這個上百位的密碼,也需要千百萬年才能順利破譯。科學家們表示,一個512位的密碼,需要從宇宙誕生那一天開始利用超級計算機進行破譯,直到今天也未必能夠成功,可見指數有多厲害。



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