一张纸对折105次,宇宙真的就放不下了吗?

艾伯史密斯


这张纸是不是这个宇宙的?是就放得下。简单计算一张纸对折105次,长度会超过可观测宇宙的直径,可都对折那么多次了,将叠好的纸弄弯,宇宙不就可以放得下了。

可观测宇宙直径930亿光年,虽然宇宙形成在137亿年左右,但是由于宇宙膨胀现象,现在的宇宙有多大无法探测,可探测到的范围是930亿光年,这个范围还可能只是整个宇宙的一部分。一张厚薄均匀的A4纸,厚度不到一毫米,可是当折叠的时候,长度都是在上次对折的基础上倍增的,折叠105次,厚度的确超过了可观测宇宙的直径。不过就像前边说的,可观测宇宙可能只是宇宙的一小部分,宇宙又在不断地膨胀,一张纸折叠105次后,宇宙又膨胀了不少,而人类可观测的还是这930亿光年,天知道这张纸伸到了什么地方。

宇宙是有限的,有界无边,至少人类目前不知道宇宙最边缘的区域是什么样的,也许是“虚空”,也许是和另一个宇宙物质的过度地带,就像两颗恒星之间的过渡地带一样,物质仍然可能由于引力在“不同宇宙”之间来回窜。宇宙中的一张纸,不管它有多大、折叠多少次,想要放在这个宇宙中还都是有办法的,伸直放不下,那就弄弯呗,多大点事啊。纸张是由物质构成,分子间拥有一定间隙,当纸折叠到一定程度后,分子原子都可能要被撕裂了,人类也没办法做到。

说一千道一万,这个宇宙怎么可能装不下本身就是这个宇宙中的一团物质构成的物体?宇宙装得下所有这个宇宙中物质构成的物体,就看设想出怎样的条件罢了。


来看世界呀


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。

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


科学船坞


看完这个视频你就知道了。

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辞林疯


首先我们要确定宇宙到底有多大。当然这个是很难确定的,这里我们就以可观测宇宙直径作为标准,930亿光年。

平时我们都用纸张作为对折行为,感觉对折很简单,甚至会下意识地认为一张纸可以随意对折。事实上并不是这样的,只是一般情况下我们对折时都不会超过5次。

那么一张纸最多能对折多少次呢?

纯理论分析,只要一张纸足够长(当然纸越薄越好),就能一直对折。但是,现实中,普通的纸张对折6次就很难继续了。而人们进行过的最多的对折次数是13次,是美国师生用了4公里的厕纸对折完成的,整个过程用了4个小时!

不要认为6次和13次相差不大,事实上相差很大,每对折次数增加一次,就是一次几何式数量级的增长。

那么对折105次后,会是什么结果呢?

假设一张纸0.1毫米,对折一次厚度翻倍,通过简单的数学计算很容易得出结果,就是2的n次方。对折105次后,总厚度将会达到4160亿光年!远远超过了宇宙的直径930亿光年,完全可以轻松放下整个宇宙!


宇宙探索


一张纸对折105次,那么厚度就是一张纸的厚度×2的105次方,lg2=0.3010, 0.301×105=31.60,如果按一张纸的厚度是100张1厘米,就是10000张1米,也就是10的-4次方米。那么31.60-4=27.6,就是说对折105次后,厚度是10的27.6次方米,10的0.6次方大约是4,就是4后面有27个0, 1后面有8个0那是1亿,4后面有27个0是多少,你自己能想清楚吧?!4000,000,000,000,000,000,000,000,000

米,也就是40,000,000,000,000,000,000亿米,也就是40,000,000,000,000,000亿千米或者说亿公里=4,000,000,000,000万亿公里,看着就怪瘆人的,

现在推测宇宙直径930亿光年,那么也就是930亿×3600×24×365×30万公里=879,854,400,000万亿公里,

把二者对比一下,单位都是万亿公里,前者是13位数,后者是12位数,明显前者比后者大,二者比例关系是40:8.8=400:88=50:11≈4.5

所以说,对折105就装不下了,这个说法是靠谱的,对折103次差不多费点劲刚好装下,

再说了,根本就不可能对折105次,对折5次就是32倍,对折6次就是64倍,再往上,个人基本不可能,除非运用其他工具!!


warren吴



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。

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。

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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


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。



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。


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。

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。


宇宙观察记录


一张纸对折105次,宇宙真的就放不下了吗?

能不能放得下计算下就知道!其实如果抛开不可能的叠放次数,比如从纸张无法叠放(实际操作再也不能继续)开始再到物理原子的加起来总长为止(理论上也不可能操作了),于这些条件不予理会,单纯的数学计算是很简单的!来算一下就知道了:

其实宇宙也不大,也就930亿光年,当然不要以为宇宙就只有这么大,而是因为我们理论观测值的极限是这么大!先撇开不管,我们先算算碟105次后能否顶出宇宙!

一张纸约0.1MM,叠放105次约为:

L=0.1MM*2^105=4056481920730334084789450.2572032KM

一光年为:9460730472580800米

那么约合:428770477341.77光年

约为:4287.7光年,可观测宇宙为930亿光年,很明显已经捅出去了哈!

那么这张纸理论上真的可以叠出如此长度吗?咱不妨来算算另一个结果,我们以碳原子直径为理论计算值,算下一这张纸中有多少碳原子,一个个串起来,看看能到达多远的距离:

以A4纸为例,尺寸为:210mm×297mm,厚度为0.1MM

那么其为:0.000006237立方米

一个碳原子半径为:91pm即:9.1×10^-11M

那么其体积为:3.1565508234110854406687101826418e-30立方米

约合:1975890884994548375383065.5个碳原子!

那么这些碳原子连起来有多长呢?

大约:359612141069007.8M

约合:0.038光年

一张纸中的所有原子前面串后面连接起来,大约只有0.038光年,如果以此为标准计算的话,大约只能叠放61.64次,当然只能取整数值:62次!

那么实际操作中一张纸最多能叠几次呢?

一般叠放7-8次已经没法再叠了,除非专门为叠放裁切的大面积纸张,那么也就十来次!再往下就是理论值!而且理论值到62次时已经将所有原子打散排列了!再继续的话.....其实也没啥意义,不就计算器算算嘛,各位有空也可以计算一番!


星辰大海路上的种花家


不请自来,我们都知道一张纸折不了这么多次。纸能够折多少次,与纸的面积无关,但与纸厚度有关。正常的普通纸也就能折7-8次,借助机器大概可以折9-10次。


题目如果忽略这个问题,那就是存粹的数学题,好多人已经答过了。我呢就从材料和力学的角度,分析下为何纸最多也就能折7-10次。


1、纸的参数

普通的A4纸,210mm×297mm,厚度约0.104mm。去年,我曾对纸杯用纸做过一些实验,测得了一些数据,如下图。假设是正交各向异性,得到两个弹性模量分别为1065MPa和563Pa。在这里,为了更加简化,认为纸是各向同性的,弹性模量取其平均值:634MPa。此外,纸的泊松比根据文献资料取0.34。平均断裂应力为19MPa。


2、折纸的层数

把一张纸对折,是一个弯曲的过程,我们可以用壳模型进行分析。不过在这里,为了简化问题,视为一维梁问题。即:一张纸简化为一条纸,然后不断对折。如下图。

假设对折后,上下层都紧密贴合,不存在打滑现象。那么经过N层折叠后,这跟梁的厚度为t*2^N,长为l/2^N。t取0.1mm,l取100mm。那么,厚度和长度随N的变化趋势如下:横坐标折叠次数,纵坐标厚度和长度。

从上图可知,当折叠了5次以后,厚度的尺寸将大于长度的尺寸。这时候很难继续折叠了。 如果是平面问题,由于是平面可以大概多一倍的折叠,所以当折完第7次的时候,第8次时,厚度已经超过了另2个尺寸。


这也是为什么纸最多可以折7-10次的原因。实际折纸过程存在打滑,所以数据在9次左右。


3、折纸应力分析

随着次数的增加,纸已经不能用欧拉梁的假设进行计算了。不过在这里,为了简化问题,仍然采用欧拉梁假设。

如上图所示,经过N次折叠后,继续折叠,上层受拉,下层受压。显然,当上层拉伸过度,超出了拉伸的断裂应力,上层纸张被撕裂。欧拉梁的应力计算如上图,其中M为力矩,W为抗弯截面系数。


随着厚度的增加,W的值变小,想要让最大应力达到断裂应力,力矩M必须足够大。这也是厚度增加后,很难折叠的另一个原因。借助于机器,我们可以克服这个原因。


为了简化问题,我们已一维梁为模型,经过7次对折后,尺寸变为12.8mm*6.25mm*12.5mm。利用对称性,长度取一半。模型如下,此模型仅供参考,不作为精确的数据计算。由于长度太短,实际上不适合选用梁单元,而应采用三维实体单元。

计算结果如下。在载荷10Nm的弯矩下,内部已经产生了最大150MPa的应力,大大超出了纸张的承受能力。所以早就断开了。


4、总结

如果不考虑折纸次数,本问题就是纯数学问题。实际上,折纸也是力学问题,通过计算,我们发现:随着厚度的增加,厚度方向将会超过长度方向,且将纸折弯的外载将越来越大。


所以,折纸不能超过7-10次的原因如下:

1)厚度方向将超过另外两个尺寸;

2)折完后,尺寸变小,所需的外载变得更大;

3)厚度过大,折痕处易破裂。



回答一些同学的疑问,为何要这样回答本问题。

1)抛开实际情况,本问题已经有很多大佬给出了准确的答案。

2)本问题实际上并不存在,而我的回答就是给出了“不存在”的三个原因。


力学Nerd王小胖


设纸的厚度b=0.1毫米=1×10⁻⁴米,折1次的厚度=2¹b,折2次的厚度=2²b,...,折n次的厚度=2ⁿb,则,折105次的厚度是:

2¹⁰⁵b≈4×10³¹b

=4×10²⁷米

=4×10²⁷÷(9.46×10¹⁵米/光年)

≈4.23×10¹¹光年

=4230亿光年

虽然,一张纸折叠105次的厚度是目前可观测宇宙的半径465亿光年的近十倍,但依然是宇宙的一个小不点儿


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