作者藤子不二雄先生知道,如果使用“膨胀剂”的话,就会从1个增加到2个,从2个增加到4个,即每5分钟增加一倍。那么1小时后是4096个,2小时后是16777216个,再过15分钟后就会超过1亿个,一天之后地球就会被栗子包淹没。
所以哆啦A梦对用这种药犹豫不决,并让大雄答应“要全部吃完”。但是,问题发生后,哆啦A梦企图让火箭载满栗子包飞往宇宙另一端的做法又会有什么后果呢?那些栗子包以同样的势头分裂并继续增加的话会怎么样呢?需要多长时间栗子包会填满整个宇宙呢?使用“膨胀剂”的课程由此进入思考栗子包后续的正题部分。
要想考虑这个问题,就必须计算宇宙的大小和膨胀的栗子包的体积,再进行比较。
在开始计算这个题之前,学生们有什么样的预测?让学生试着举手发言后,发现2年级4个班级里举手回答的162名学生中,回答“1天后”的学生只有2人,回答“1个月后”后的有18人,回答“1年后”的有69人,回答“10年后”的有50人,回答“100年后”的有18人,回答“1万年后”的有3人,回答“1亿年后”的有2人。
几乎所有的学生都没有想到,仅1天时间,栗子包就会暴增并填满整个宇宙。
假设宇宙是一个半径为100亿光年(据说最近学者们认为是138亿光年)的球体,计算它的体积大小;假设1个栗子包的体积为100立方厘米,在这样的前提条件下如果把1天后栗子包的个数拿出来比较,就会得出:1天后的栗子包个数比进入宇宙时的栗子包的个数还要多400倍这样一个惊人的结果。
表1 什么时候栗子包会把宇宙填满?
就连这个被认为无限大的宇宙也会在1天之内被栗子包轻松填满。我们认为“宇宙无限大”的常识被栗子包轻而易举地打破了。
宇宙的大小和栗子包的个数(计算结果):(www.daowen.com)
进入半径为100亿光年的宇宙的栗子包的数量 1083个……①
1天后栗子包的数量 4×1085……②
对比①和②,②的数量增加了400倍。
开始时1个变2个,2个变4个,不是什么大不了的增加,但是不久之后,就会出现1亿个在5分钟后变成2亿个的现象。学习指数函数的目的之一就是要抓住这个倍增变化的厉害之处。
指数函数推翻了什么都用比例来看待变化的看法,并让我们得到了“一副新眼镜”,这个“眼镜”可以分辨在自然和社会中成倍变化的事物。指数函数就是解读成倍变化的世界的“眼镜”。
哆啦A梦的错误计算使他担心在1天后,地球会被埋在栗子包底下,但又深信即使栗子包有再强的暴发性增长,也绝对不可能填满这个无限广阔的宇宙。所以他想如果把剩下的栗子包装在火箭上扔到宇宙就放心了。
图3 宇宙和栗子包
如果作者对宇宙和栗子包进行过比较计算的话,就不会发生这样的错误计算,结局也会完全不同吧。
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