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科学家称一片雪花的周长超过地球,到底是咋算出来的?|英国|数学家

 丘山三也君 2021-09-05

今天咱们来聊点硬核科普。雪花咱们都司空见惯了,但是科赫雪花你见过吗?这其实是一名数学家提出的数学理论,就是在这种理论之中的科赫雪花,它的周长甚至能够超过地球,这是为什么呢?


科赫雪花并不是雪花,而是一种数学理论,它还有另外一个名字叫做科赫曲线,说白了就是一种几何曲线,因为长的和雪花一样,所以称为雪花曲线。那么它是哪儿来的呢?出现于一名瑞典数学家的论文当中,这名数学家叫做海里格·冯·科赫,在他论文当中出现了这片雪花,其周长是无限的,甚至能够超越地球的直径。


在这里朋友们可能要问了,这怎么可能呢?那么这个科赫雪花是怎么做出来的呢?从视频中我们可以看到科赫雪花形成的过程。我们先画出一个等边三角形,在等边三角形的每个边做三等份,然后取出中间的一份往外延伸,又出现一个等边三角形。然后再把等边三角形的每条边分三份,又延伸出另外的三个三角形,以此类推无限循环,每次循环就叫一次迭代。那么什么是迭代呢?很好理解,就是不断的重复反馈过程,目的是为了得到我们想要的结果。这在计算机的程序当中也很常见,就是不断的重复循环,一直到满足条件。


所以到这里大家对于科赫雪花到底是什么,怎么形成的,应该都彻底明白了吧?按照理论。在面积一定的情况之下,雪花的长度可以无限。这就很难让人相信,因为如果咱们在科赫雪花外面画一个圆,就足以将它覆盖。但是圆的周长却远远的小于科赫雪花,甚至于连它的零头都达不到。是不是很神奇呢?

其实对于这种现象,英国人应该是深有体会的,因为他们发现自己每次测量的海岸线长度都不一样,这是为什么?

还要从上世纪说起,那是1967年,一名数学家写了一篇论文,名字叫做《英国的海岸线有多长》。在这里朋友们可能要问了,英国的国土面积是一样的,那海岸线的长度自然也是不变的,就这还要写一篇论文?


话是这么说,但是如果我们用在现实生活中,就会发现每次测量的英国海岸线长度都不一样,因为我们每次测量使用的工具都不一样。使用的工具大一点,就会把细微的地方略过去,如果测量的越细微,周长也就越长。

比如咱们用航拍来测量,得到的就是英国海岸线一个轮廓数据。用特大号的尺子测量的时候,这一数据就会被放大。如果我们用特别小的尺子去测量,这一数据肯定会扩大好几倍。同理,如果我们用的尺子是无限小的呢?那么英国的海岸线是不是无限长?这就是这一数学家提出英国海岸线无限的理论基础。


看到这里大家是不是觉得已经被绕晕了?明明听起来好像感觉哪里不对,但是又找不出问题来,这就是可怕的数学啊。甚至于连咱们一直认为的1+1=2都会被推翻,但这也恰恰是数学的魅力所在。从整体到局部,从局部到最细微之处,我们的世界观也在发生变化。在这里我不禁思考,那么我们的世界是不是也像科赫雪花一样,是另一个世界的不断分支呢?而宇宙的无限性,是不是也像科赫雪花一样?这些问题就留给大家来解答吧!

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