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国际象棋传说和世界末日问题

印度是一个古老传说很丰富的国家。传说印度的舍罕王很喜欢下国际象棋。有一天,舍罕王打算重赏国际象棋的发明人、宰相西萨·班·

印度是一个古老传说很丰富的国家。传说印度的舍罕王很喜欢下国际象棋。有一天,舍罕王打算重赏国际象棋的发明人、宰相西萨·班·达依尔,这位聪明的大臣看来胃口并不大,他跪在国王面前说:“陛下,请您在这张棋盘的第一个小格内赏我一粒麦子,在第二个小格内给两粒, 第三个小格内给四粒,照此下去,每一小格内都比前一小格加一倍。陛下,把这样摆满棋盘上所有64格的麦粒,都赏给您的仆人吧!”

“爱卿,你所求的并不多啊!”国王为自己不用太多的东西就能奖励宰相而暗自高兴。

国王说:“你会如愿以偿的。”接着命人把一袋麦子扛到宝座前,心想有这一袋麦子就足够了。

计数麦粒的工作开始了。第一格内放一粒,第二格内放两粒,第三格内放四粒......还没到第二十格,袋子已经空了。麦子一袋又一袋地被扛到国王面前, 可是麦粒数一格接一格地飞快增长。不一会儿,王宫里麦子堆积如山,管粮库的大臣急忙跑来报告说,粮库中麦子不多啦!

“怎么回事?”国王十分吃惊。

管库大臣也精通数学,他说:“按宰相的要求,第一格里放一,第二格里放二,第三格里放四,64个格子总共要放

n=1+2+2²+2³+...+2⁶³ 为了算出这个数,可以把上式两边同时乘2:

2n=2+2²+2³+2⁴+...+2⁶⁴.

然后用下面式子减去上面式子,得

2n-n=(2+2²+2³+2⁴+...+2⁶⁴)

-(1+2+2²+...+2⁶³),

即 n=2⁶⁴-1=18446744073709551615颗麦粒。”

国王问:“18446744073709551615颗麦粒有多少?”

管库大臣说:“一升小麦约150000颗,照这个数,那得付给西萨·班·达依尔140万亿升小麦才行。这么多小麦需要全世界生产2000年!”

国王听后,像一摊泥似的从宝座上滑到了地下。

印度还有一个著名的传说,叫“世界末日问题”:在世界中心,印度北部印度教圣地瓦拉纳西的圣庙里,安放着一块黄铜板,板上插着三根宝石针。印度教主神梵天在创造世界的时候,在其中的一根针上从下到上放了由大到小共64片金片,把这个塔形金片堆叫作“梵塔”。圣庙里不论白天黑夜,都有一个值班的僧侣按照梵天的法旨,把这些金片在三根针上移来移去。法旨要求:一次只能移动一片金片,要求不管在哪一根针上,小金片永远在大金片上面。当所有64片金片都从梵天创造世界时所放的那根针上移到另外一根针上时,世界将在一声霹雳中消灭,梵塔、 庙宇和众生都将同归于尽。

研究这个带有宗教色彩的古老传说,不难发现,移动金片的规律是,把相邻两片金片中下面一片金片移动到另一根针上,移动的次数总要比移动上面一片增加一倍。也就是说,移第一片只需要一次,移动第二片需要两次, 移动第三片需要四次,每移动下面一片都是上面金片次数的两倍。这样把64片金片都移动到另一根针上,所需要的次数是:

1+2+2²+2³+...+2⁶³.

这和宰相西萨·班·达依尔所要的麦粒一样多,为

18446744073709551615次

把这座梵塔全部64片金片都移到另一根针上,需要多长时间呢?假如僧侣一秒钟就能移动一次,夜以继日,永不休息。一年有31558000秒,共需要5800亿年才能完成。

小学数学题

真是了不起的幂呀!一个2⁶⁴竟是这么大的数字!

本文来源:《代数的威力》,作者:李毓佩