03.07 一張紙對摺105次,宇宙真的就放不下了嗎?

艾伯史密斯


設紙的厚度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,則,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

=4230億光年

雖然,一張紙摺疊105次的厚度是目前可觀測宇宙的半徑465億光年的近十倍,但依然是宇宙的一個小不點兒


物理新視野


普通的紙張對摺六七次已經很難,曾經麻省理工學院利用很長很長的紙也只不過對摺了13次。而對摺105次是什麼概念呢?

我們來看。

假設一張紙厚度為0.1毫米,那麼對摺一次,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,不知道你看到這樣的情況,是不是感覺有點兒像2^n。

不要震驚,對摺27次,這張紙的厚度已經達到了13公里了,對摺28次,厚度為26公里,緊接著是52公里、104、208、416、832、1664、3328、6656、13312、26624、53248、106496、212992、425984(到這裡時,已經超越了地月平均距離38萬公里)....................

可以看出指數爆炸的威力了吧。

對摺到51次時,總厚度已經超過2.25億公里,而日地的平均距離不過才1.5億公里。

對摺88次,請不用驚訝,不用張大嘴巴。

此時厚度已經超過327萬光年,已經相當於一個Mpc(百萬秒差距=326萬光年)。

對摺到100次,此時紙張的厚度等於0.1毫米乘以2^100了,不用驚慌,請帶上你的毛巾,站住了聽:130億光年。

以下:

101次:260億光年;

102次:520億光年;

103次:1040億光年(超出可觀測宇宙範圍);

104次:2080億光年;

105次:4160億光年。

4160億光年,我們不知道它究竟有多遠,只知道那是無法想象的距離。

對此你們有什麼看法呢?歡迎在下方留言探討。我是科幻船塢,感謝大家的閱讀與關注


科學船塢



一張普通的薄紙張最多可以折9~10次 。並且紙張每摺疊一次,其厚度都會增加一倍。按一般的紙張也就0.1毫米來計算。就是0.1毫米乘以2的105次方。記作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個2就可以了。最後的出來的答案是=40,564,819,207,303,340,000,000,000,0000米(單位)。宇宙的直徑是930億光年,一光年等於9,460,730,472,580,800米。那麼一張紙張摺疊105次的厚度就是4,287,704,773,41光年。也就是大約4288億光年。4288億光年跟宇宙厚度930億光年對比一下,很明顯,前者跟厚一點。


也就是說一張白紙張摺疊105次之後的厚度,可以超的上宇宙厚度的4.6倍了。當然了宇宙的大小也許不僅僅只有930億光年,甚至更大。930億光年也僅僅是人類可觀測的範圍了。因為宇宙一直在以超光速的速度膨脹,所以呢?宇宙也在慢慢的變大。

宇宙的從一個點爆炸出生到現在只有139億年的歷史。然而現在宇宙的體積卻是930億光年。可見宇宙的膨脹速度驚人。

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如果這是一張能在自然界真實存在的紙。以A4紙為例,厚度0.1毫米,按照指數爆炸的思路,很容易算出對摺105次後的厚度是4288億光年,超出了現有可觀測宇宙的直徑(930億光年),但這其中隱藏著許多陷阱:

一、一張紙不可能對摺105次,姑且不論到了後期怎麼實現對摺(折了多次後,不管什麼材料的紙也會被折破,因為沒什麼東西能承受這種拉伸了),我們假設把紙切成兩半再翻上去摞起來也算對摺,即使如此,還是存在微觀和宏觀兩個方面的難題:

在微觀方面,假設使用的是一張0.1mm厚A4紙,尺寸是210mm×297mm,就算它300mm見方吧,在對摺31次後,其寬度將只有140pm,小於碳原子的直徑(182pm),再對摺一次,寬度將小於氫原子的直徑(106pm),這已經是最小的原子半徑了,如果想再對摺下去,勢必要把原子也切開,這樣無論如何也形成不了化學鍵,這張紙就不可能是穩定的物體,而是化為等離子體,飄散在茫茫宇宙中。

在宏觀方面,很多網友可能沒有想到

光速的限制。假設紙當前的厚度是d,將其切成兩半再翻上去,其遠端需要運動的距離是π*d,我們仍然假設紙的初始厚度為0.1mm,並且以光速摺疊,因為任何物體的運動速度不可能超過光速,所以這已經是最快的摺疊速度。根據我初步計算,對摺105次需要的時間達到了13470億年,這是個什麼概念?根據最流行的大爆炸理論,當前宇宙的年齡是138億年,完成對摺壯舉的時間是宇宙年齡的100倍!當然,我們可以等到地老天荒,但13470億年後,宇宙是否還存在?這是個問題。

二、即使能對摺105次,厚度達到4288億光年,宇宙依然能放得下它

。因為宇宙是在不斷膨脹的,前面說過,可觀測宇宙的直徑大約是930億光年,而根據哈勃定律,在距離我們144億光年處,宇宙膨脹速度已經達到光速,再遠了就超過光速了(宇宙膨脹是一種空間膨脹,超過光速並不違反相對論)。而根據前面的計算,我們對摺時,厚度增加的速度是光速/(0.5*π),大約是光速的1.57分之一,就算增加速度達到光速,也追不上可觀測宇宙的膨脹速度,所以說,可觀測宇宙容下這張被折的面目全非的紙是毫無問題的!

最後,不要忘了“不可觀測宇宙”的存在,其直徑達到了23萬億光年,在它面前,區區4288億光年,真的是滄海一粟!


人馬座A


首先我們要確定宇宙到底有多大。當然這個是很難確定的,這裡我們就以可觀測宇宙直徑作為標準,930億光年。

平時我們都用紙張作為對摺行為,感覺對摺很簡單,甚至會下意識地認為一張紙可以隨意對摺。事實上並不是這樣的,只是一般情況下我們對摺時都不會超過5次。

那麼一張紙最多能對摺多少次呢?

純理論分析,只要一張紙足夠長(當然紙越薄越好),就能一直對摺。但是,現實中,普通的紙張對摺6次就很難繼續了。而人們進行過的最多的對摺次數是13次,是美國師生用了4公里的廁紙對摺完成的,整個過程用了4個小時!

不要認為6次和13次相差不大,事實上相差很大,每對摺次數增加一次,就是一次幾何式數量級的增長。

那麼對摺105次後,會是什麼結果呢?

假設一張紙0.1毫米,對摺一次厚度翻倍,通過簡單的數學計算很容易得出結果,就是2的n次方。對摺105次後,總厚度將會達到4160億光年!遠遠超過了宇宙的直徑930億光年,完全可以輕鬆放下整個宇宙!


宇宙探索


一張紙對摺105次,那麼厚度就是一張紙的厚度×2的105次方,lg2=0.3010, 0.301×105=31.60,如果按一張紙的厚度是100張1釐米,就是10000張1米,也就是10的-4次方米。那麼31.60-4=27.6,就是說對摺105次後,厚度是10的27.6次方米,10的0.6次方大約是4,就是4後面有27個0, 1後面有8個0那是1億,4後面有27個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40,000,000,000,000,000,000億米,也就是40,000,000,000,000,000億千米或者說億公里=4,000,000,000,000萬億公里,看著就怪瘮人的,

現在推測宇宙直徑930億光年,那麼也就是930億×3600×24×365×30萬公里=879,854,400,000萬億公里,

把二者對比一下,單位都是萬億公里,前者是13位數,後者是12位數,明顯前者比後者大,二者比例關係是40:8.8=400:88=50:11≈4.5

所以說,對摺105就裝不下了,這個說法是靠譜的,對摺103次差不多費點勁剛好裝下,

再說了,根本就不可能對摺105次,對摺5次就是32倍,對摺6次就是64倍,再往上,個人基本不可能,除非運用其他工具!!


warren吳


數學課本在講到數列的時候有一個故事,大意是數學家和皇帝下棋,數學家贏了後和皇帝要麥子


具體數量是第一個棋格放一粒麥子,第二個棋格放兩粒麥子,以此類推直到把棋格用完為止,最後計算出的結果具體是多少我忘了,反正比當年我國的小麥總產量多得多,所以說指數增長是極其恐怖的一件事,類似的過程在經濟學上叫“複利”,傳說當年沈萬三就是被朱元璋用複利搞破產的。


目前的實際宇宙大小我們並不清楚,只知道可觀測宇宙是一個以地球為中心半徑465億光年發球體,這個球體的直徑是930億光年,也就是說每秒三十萬公里需要930億年才能從一端飛到另一端。

現實生活中沒有任何一張紙可以對摺103次,但好在我們可以假設

一張厚度為0.1毫米的紙對摺10次後厚度會達到10釐米,第11次就是20釐米,第12次就是40釐米,第20次後這張紙的厚度就會達到105米左右,第21次210米,第22次420米,第30次後107374米,第40次後11萬千米,在這個基礎上再摺疊兩次,這張紙的厚度就能超過38萬千米的地月距離。



超過地月距離就意味著這張紙厚度超過了一光秒,此後只需要從一光秒開始翻倍就行了,第50次摺疊之後厚度達到6光分,84次摺疊後厚度達到20萬光年,已經摺出銀河系了。

對摺100次後紙張厚度會達到133億光年左右,已經和宇宙的直徑處於同一量級了,只要再對摺三次,厚度就能超過可觀測宇宙直徑,進入到更廣闊的未觀測宇宙中。


也就是說從第103次對摺之後,可觀測宇宙內就塞不下這張紙了,第105次對摺完畢後這張紙的厚度會達到可觀測宇宙直徑的4倍以上,也就是大概3600多億光年。


宇宙觀察記錄


一張紙摺疊105次,就算摺疊後的面積只有1平方米,大約需要與100萬個地球重量相當的紙,假設一張A4打印紙的厚度大約是0.104毫米,就以0.1毫米,感覺很容易摺疊計算,但是我們平時肯定有過這種經歷,一張紙摺疊六七次就很難摺疊了,這是因為沒摺疊一次,紙的厚度,都是成幾何倍數增長的,假設真的重疊了105次,那麼紙張的厚度大約會達到一個難以想象的長度—4000億光年,就算摺疊後的面積是1平方米,那這張紙的重量會達到5.6*10^27噸,大約相當於100萬個地球的重量。


喵搞哦


一張紙對摺105次,宇宙真的就放不下了嗎?

能不能放得下計算下就知道!其實如果拋開不可能的疊放次數,比如從紙張無法疊放(實際操作再也不能繼續)開始再到物理原子的加起來總長為止(理論上也不可能操作了),於這些條件不予理會,單純的數學計算是很簡單的!來算一下就知道了:

其實宇宙也不大,也就930億光年,當然不要以為宇宙就只有這麼大,而是因為我們理論觀測值的極限是這麼大!先撇開不管,我們先算算碟105次後能否頂出宇宙!

一張紙約0.1MM,疊放105次約為:

L=0.1MM*2^105=4056481920730334084789450.2572032KM

一光年為:9460730472580800米

那麼約合:428770477341.77光年

約為:4287.7光年,可觀測宇宙為930億光年,很明顯已經捅出去了哈!

那麼這張紙理論上真的可以疊出如此長度嗎?咱不妨來算算另一個結果,我們以碳原子直徑為理論計算值,算下一這張紙中有多少碳原子,一個個串起來,看看能到達多遠的距離:

以A4紙為例,尺寸為:210mm×297mm,厚度為0.1MM

那麼其為:0.000006237立方米

一個碳原子半徑為:91pm即:9.1×10^-11M

那麼其體積為:3.1565508234110854406687101826418e-30立方米

約合:1975890884994548375383065.5個碳原子!

那麼這些碳原子連起來有多長呢?

大約:359612141069007.8M

約合:0.038光年

一張紙中的所有原子前面串後面連接起來,大約只有0.038光年,如果以此為標準計算的話,大約只能疊放61.64次,當然只能取整數值:62次!

那麼實際操作中一張紙最多能疊幾次呢?

一般疊放7-8次已經沒法再疊了,除非專門為疊放裁切的大面積紙張,那麼也就十來次!再往下就是理論值!而且理論值到62次時已經將所有原子打散排列了!再繼續的話.....其實也沒啥意義,不就計算器算算嘛,各位有空也可以計算一番!


星辰大海路上的種花家


一張紙摺疊105次宇宙還能不能裝下?

回答這個問題,我覺得只需要一個指數爆炸的式子。首先我們拿一張紙按照一毫米來算,每折一次厚度乘以二。那麼105次之後多少呢?

0.001×2*105=40564819207303340847894502572.032m。大概按照4×10*28m算。

一光年是94605億千米大概按10*16算。按照目前宇宙138億光年,則宇宙有1.3×10*11光年約為1.3×10*27m。

這樣看來,一張一毫米的紙摺疊105次之後真的就穿出宇宙了。不過可惜的是目前藉助機器一張紙也就只能摺疊九到十次的樣子。

雖然上面算的亂七八糟,不過還好終究比出來了。😄😄




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