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它是吉尼斯世界紀錄中最大的數,能夠將你的大腦活生生變成黑洞

它是吉尼斯世界紀錄中最大的數,能夠將你的大腦活生生變成黑洞

這個宇宙,已經沒有我的容身之所了

說起「計數單位」,估計很多模友都會停留在「億」、「百億」、「千億」、「萬億」這樣的概念上。

畢竟一個世界級別的富豪的凈資產,最高不過千億;一個龐大的經濟體,通常其GDP也不過在幾百萬億左右——再高的計數單位,在經濟價值沒有達到之前,並沒有什麼太大的意義。

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如果非要鑽牛角尖,追問再大一點的計數單位是什麼的話,那印度佛教中流傳的計數單位,應該能滿足這些「好奇寶寶」的胃口了。


印度佛教中,「千億」之後的計數單位是:兆(10^12)、京(10^16)、垓(10^20)、秭(10^24)、穰(10^28)、溝(10^32)、澗(10^36)、正(10^40)、載(10^44)、極(10^48)、恆河沙(10^52)、阿僧只(10^56)、那由他(10^60)、不可思議(10^64)、無量(10^68)。每個單位之間為萬進位,單位間也可以細分「十、千、百」,如「十兆、百兆、千兆」。

當然,科學家們對計數單位這種麻煩東西並不感興趣,甚至覺得麻煩,因此才有科學計數法的誕生。

但總會有人問出這樣的「終極問題」:在目前人類的認知中,最大且有意義的數到底是什麼?

面對這個問題,超模君只能夠貼出一張圖:

它是吉尼斯世界紀錄中最大的數,能夠將你的大腦活生生變成黑洞

這個數名叫「葛立恆數(Graham"s Number),雖然它在目前可能已經不是有意義的、最大的數,但絕對是最有名的一個——它在1980年被吉尼斯世界紀錄認可為「最大且有意義的數」。

跟很多數一樣,葛立恆數的發現源於一個數學問題——準確點說,它是一個問題的可能上限解,而這個問題的具體表述為:


連接n維超立方體的每對幾何頂點,獲得一個有著2^n個頂點的完全圖(每對頂點之間都恰連有一條邊的簡單圖)。將該圖每條邊的顏色填上紅色或藍色。那麼,使所有填法在四個共面頂點上包含至少一個單色完全子圖的最小n值為多少?

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看不懂問題的模友不要緊張,因為這篇推送最主要的目的是:讓你感受一下「葛立恆數」到底有多大……

可能現在模友們最想問的一個問題是:在葛立恆數的表達式中,那個「↑」到底是什麼意思?

說到這個「↑」,它是使葛立恆數得以在一張紙內寫完的重要工具,同時也是葛立恆數「大」的一種體現——它的名字叫「高德納箭號表示法」。而它所指代的運算,是冪的下一級運算——迭代冪次運算

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為了更好地理解,超模君就直接舉例子來說明這個「↑」是怎麼運算的:


通常情況下,a的a次方的表達方法為:a^a

然後我們定義:a^a=a↑a,a↑a↑a……↑a(一共a個a)=a↑↑a,注意這裡要從右往左算,則:

3↑3=3^3=27

3↑↑3=3↑3↑3=3↑27=7.63×10^12

類推下來的話,a↑↑↑a=a↑↑a↑↑a……a↑↑a(一共a個a)=a↑↑(a↑↑a)

a↑↑↑↑a=a↑↑↑a↑↑↑a……a↑↑↑a(一共a個a)=a↑↑↑(a↑↑↑a)

好了,說到這裡,我們就可以來看看葛立恆數的第一層:g1=3↑↑↑↑3是怎麼回事了。

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首先,將g1=3↑↑↑↑3化簡為3↑↑↑(3↑↑↑3),又因為3↑↑↑3=3↑↑(3↑↑3),所以g1=3↑↑(3↑↑(3↑↑…(3↑↑3)…))。其中,右邊括弧有3↑↑(3↑↑3)=3↑↑7.63×10^12個3。

而如果將3↑↑7.63×10^12以指數塔

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的形式寫出來,假設每個3之間間隔為2cm,那麼這個指數塔可以有多高呢?

答案是:可以從地球一直直通太陽

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但我們不要忘記的是,這僅僅是葛立恆數第一層的一個小角落!如果將g1層以指數塔的形式完整地表達出來的話,大概是下面這個樣子:

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其中從左到右共有3↑↑7.63×10^12個指數塔,每個指數塔都表示了左邊相鄰指數塔的層數。

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至於它的長度,依然是地球到太陽的距離,只不過2cm的間隔距離,不再是每個3之間的距離,而是每個指數塔的距離……

也就是說,你要在2cm裡面,塞下數不清的3,才能夠在地球和太陽之間,寫下這個指數塔……

它是吉尼斯世界紀錄中最大的數,能夠將你的大腦活生生變成黑洞

不知道各位模友心裏面現在是什麼感受?如果你說你依然能夠理解,那麻煩再看看整個葛立恆數的表達式:

它是吉尼斯世界紀錄中最大的數,能夠將你的大腦活生生變成黑洞

注意:g2層的意思為「第二層有g1個↑」

現在再來告訴超模君,你,還能夠理解嗎?

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如果上面的解釋有模友懶得看的話,這裡還有簡化版的例子供你感受葛立恆數有多「大 」:


1、假設可觀測宇宙中的每一個原子都是一個人,而每一個人從宇宙大爆炸開始就每秒寫一個0,一直持續到今天,然後我們在這些0之前寫一個1,這個數跟葛立恆數相比起來,依舊小得可以忽略不計。

2、如果將可觀測宇宙以邊長為普朗克長度的正方體空間分割的話,我們會得到8.18×10^184個立方體。將這些立方體標上號,並且進行排列組合,就會得到(8.18×10^184)!種排列方式。如果從宇宙大爆炸開始,這些立方體在每個普朗克時間內進行一次徹底的打亂重排,那麼大概就有((8.18×10^184)!)^(1.32×10^51)種物質組合形態。然而這個數對比葛立恆數,依舊很小。

3、還有個科幻點的例子,如果將葛立恆數儲存進你的腦袋裡,那麼你的大腦就會因為信息熵過大,而在某個時間點坍縮成一個小型黑洞……

它是吉尼斯世界紀錄中最大的數,能夠將你的大腦活生生變成黑洞

其實嚴格意義上來講,葛立恆數已經超越了人類目前可觀測的空間和時間尺度,偌大的宇宙當中,已經沒有它任何歸宿,可謂是真正的「天地不容」。

如果還有模友覺得葛立恆數不夠逆天的話,那麼現在的確還有一些聲稱比葛立恆數還要大的「大數」,等待各位去了解。不過超模君是不打算講的了,原因很簡單:

它是吉尼斯世界紀錄中最大的數,能夠將你的大腦活生生變成黑洞

再講下去,這個宇宙恐怕就容不下這篇推送了……

本文由超級數學建模整理編輯

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