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它是吉尼斯世界纪录中最大的数,能够将你的大脑活生生变成黑洞……

 火树银花5 2017-11-30

这个宇宙

已经没有我的容身之所了


说起“计数单位”,估计很多模友都会停留在“亿”、“百亿”、“千亿”、“万亿”这样的概念上。


毕竟一个世界级别的富豪的净资产,最高不过千亿;一个庞大的经济体,通常其GDP也不过在几百万亿左右——再高的计数单位,在经济价值没有达到之前,并没有什么太大的意义。



如果非要钻牛角尖,追问再大一点的计数单位是什么的话,那印度佛教中流传的计数单位,应该能满足这些“好奇宝宝”的胃口了。

印度佛教中,“千亿”之后的计数单位是:兆(10^12)、京(10^16)、垓(10^20)、秭(10^24)、穰(10^28)、沟(10^32)、涧(10^36)、正(10^40)、载(10^44)、极(10^48)、恒河沙(10^52)、阿僧只(10^56)、那由他(10^60)、不可思议(10^64)、无量(10^68)。每个单位之间为万进制,单位间也可以细分“十、千、百”,如“十兆、百兆、千兆”。


当然,科学家们对计数单位这种麻烦东西并不感兴趣,甚至觉得麻烦,因此才有科学计数法的诞生。


但总会有人问出这样的“终极问题”:在目前人类的认知中,最大且有意义的数到底是什么?


面对这个问题,超模君只能够贴出一张图:


这个数名叫“葛立恒数(Graham's Number),虽然它在目前可能已经不是有意义的、最大的数,但绝对是最有名的一个——它在1980年被吉尼斯世界纪录认可为“最大且有意义的数”。


跟很多数一样,葛立恒数的发现源于一个数学问题——准确点说,它是一个问题的可能上限解,而这个问题的具体表述为:

连接n维超立方体的每对几何顶点,获得一个有着2^n个顶点的完全图(每对顶点之间都恰连有一条边的简单图)。将该图每条边的颜色填上红色或蓝色。那么,使所有填法在四个共面顶点上包含至少一个单色完全子图的最小n值为多少?



看不懂问题的模友不要紧张,因为这篇推送最主要的目的是:让你感受一下“葛立恒数”到底有多大……


可能现在模友们最想问的一个问题是:在葛立恒数的表达式中,那个“↑”到底是什么意思?


说到这个“↑”,它是使葛立恒数得以在一张纸内写完的重要工具,同时也是葛立恒数“大”的一种体现——它的名字叫“高德纳箭号表示法”。而它所指代的运算,是幂的下一级运算——迭代幂次运算


为了更好地理解,超模君就直接举例子来说明这个“↑”是怎么运算的:

通常情况下,a的a次方的表达方法为:a^a

然后我们定义:a^a=a↑a,a↑a↑a……↑a(一共a个a)=a↑↑a,注意这里要从右往左算,则:

3↑3=3^3=27

3↑↑3=3↑3↑3=3↑27=7.63×10^12

类推下来的话,a↑↑↑a=a↑↑a↑↑a……a↑↑a(一共a个a)=a↑(a↑a

a↑a=a↑a↑a……a↑a(一共a个a)=a↑(a↑a


好了,说到这里,我们就可以来看看葛立恒数的第一层:g1=33是怎么回事了。


首先,将g1=3↑↑↑↑3化简为3↑↑↑(3↑↑↑3),又因为3↑↑↑3=3↑↑(3↑↑3),所以g1=3↑↑(3↑↑(3↑↑…(3↑↑3)…))。其中,右边括号有3↑↑(3↑↑3)=3↑↑7.63×10^12个3。


而如果将3↑↑7.63×10^12以指数塔的形式写出来,假设每个3之间间隔为2cm,那么这个指数塔可以有多高呢?


答案是:可以从地球一直直通太阳




但我们不要忘记的是,这仅仅是葛立恒数第一层的一个小角落!如果将g1层以指数塔的形式完整地表达出来的话,大概是下面这个样子:



其中从左到右共有3↑↑7.63×10^12个指数塔,每个指数塔都表示了左边相邻指数塔的层数。


至于它的长度,依然是地球到太阳的距离,只不过2cm的间隔距离,不再是每个3之间的距离,而是每个指数塔的距离……


也就是说,你要在2cm里面,塞下数不清的3,才能够在地球和太阳之间,写下这个指数塔……


不知道各位模友心里面现在是什么感受?如果你说你依然能够理解,那麻烦再看看整个葛立恒数的表达式:


注意:g2层的意思为“第二层有g1个↑”

现在再来告诉超模君,你,还能够理解吗?


如果上面的解释有模友懒得看的话,这里还有简化版的例子供你感受葛立恒数有多“大 ”:

1、假设可观测宇宙中的每一个原子都是一个人,而每一个人从宇宙大爆炸开始就每秒写一个0,一直持续到今天,然后我们在这些0之前写一个1,这个数跟葛立恒数相比起来,依旧小得可以忽略不计。


2、如果将可观测宇宙以边长为普朗克长度的正方体空间分割的话,我们会得到8.18×10^184个立方体。将这些立方体标上号,并且进行排列组合,就会得到(8.18×10^184)!种排列方式。如果从宇宙大爆炸开始,这些立方体在每个普朗克时间内进行一次彻底的打乱重排,那么大概就有((8.18×10^184)!)^(1.32×10^51)种物质组合形态。然而这个数对比葛立恒数,依旧很小。


3、还有个科幻点的例子,如果将葛立恒数储存进你的脑袋里,那么你的大脑就会因为信息熵过大,而在某个时间点坍缩成一个小型黑洞……


其实严格意义上来讲,葛立恒数已经超越了人类目前可观测的空间和时间尺度,偌大的宇宙当中,已经没有它任何归宿,可谓是真正的“天地不容”。


如果还有模友觉得葛立恒数不够逆天的话,那么现在的确还有一些声称比葛立恒数还要大的“大数”,等待各位去了解。不过超模君是不打算讲的了,原因很简单:


再讲下去,这个宇宙恐怕就容不下这篇推送了……


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