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一张纸对折105次,宇宙真的就放不下了吗?

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online_member 发表于 2020-3-2 20:23:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
一张纸对折105次,宇宙真的就放不下了吗?

一张纸对折105次,宇宙真的就放不下了吗?52 / 作者:愿为素心人 / 帖子ID:56690
online_member 发表于 2020-3-2 20:24:02 | 显示全部楼层
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!
一张纸对折105次,宇宙真的就放不下了吗?127 / 作者:luly靓 / 帖子ID:56690

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!

一张纸对折105次,宇宙真的就放不下了吗?353 / 作者:luly靓 / 帖子ID:56690


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!
online_member 发表于 2020-3-2 20:24:50 | 显示全部楼层
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



一张纸对折105次,宇宙真的就放不下了吗?412 / 作者:123457067 / 帖子ID:56690


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。

一张纸对折105次,宇宙真的就放不下了吗?160 / 作者:123457067 / 帖子ID:56690



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。

一张纸对折105次,宇宙真的就放不下了吗?784 / 作者:123457067 / 帖子ID:56690



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。

一张纸对折105次,宇宙真的就放不下了吗?971 / 作者:123457067 / 帖子ID:56690



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。
online_member 发表于 2020-3-2 20:25:28 | 显示全部楼层
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。

一张纸对折105次,宇宙真的就放不下了吗?919 / 作者:王俊杰2017 / 帖子ID:56690


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
online_member 发表于 2020-3-2 20:25:34 | 显示全部楼层
一张纸对折105次,宇宙真的就放不下了吗?545 / 作者:kgd520 / 帖子ID:56690


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。

一张纸对折105次,宇宙真的就放不下了吗?202 / 作者:kgd520 / 帖子ID:56690



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。

一张纸对折105次,宇宙真的就放不下了吗?959 / 作者:kgd520 / 帖子ID:56690



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