科学打假!乌鸦喝水的寓言竟然 骗了我们这么多年!
小时候我们听过一则寓言,叫《乌鸦喝水》。聪明的乌鸦懂得把石子扔进瓶子里从而使得水面上升,从而喝到水。然而,最近我的信仰崩塌了,因为我发现乌鸦根本就喝不到水。
让我们模拟一个实验:伊索寓言里并没有规定瓶子的外形,所以在这,我一共模拟了八种瓶子。记住你是一只乌鸦,你是没有手的。水呢?坑鸦呢?!又坑鸦呢?!全都坑鸦呢?!水面上升到一半就停止了,像这种圆柱型的水面上升地还快一点,这种倒锥形的水面越想上升越难。所以,童话里的故事都是骗人的。要想理科成绩好,多上简书看Propositions。
让我们以学术研究的角度重新审视这则寓言。乌鸦往瓶子里扔石子真的一点用都没有吗?并不是的。乌鸦喝不到水的原因在于石子和石子之间有许多空隙,我们只需要使石子与石子之间的排列便秘(变密),这只乌鸦,就有可能可以喝到水啦!
上过小学二年级的乌鸦应该学过“三维最密平铺”。 所以,它可以找正方体的石子,这样完全没有空隙,那么水再少,乌鸦也能喝到。它还可以找这样许许多多的正八面体和正四面体按照1:1的方式紧密堆积,轻轻松松喝到水;它还可以找截角八面体和正四面体安照1:2的方式紧密堆积轻轻松松喝到水;它还可以照大斜方截半立方体和八卦镜型按照1:3的方式紧密堆积,同样可以轻轻松松喝到水。这,就是知识改变命运,无知莫得选择。
不过世上没有上过学的乌鸦我能理解,但生活中哪里来的这么多石头呢?《伊索寓言》并没有规定乌鸦是在几维度里喝水的。假如这是一只高维度的乌鸦,面对高维度的瓶子,是不是就能喝到水了呢?尽管科学家们以经算出了2-24维度的堆积,但4-7维度的严格证明至今还是个谜。你要是感兴趣的话你也可以试试。结果非常amazing啊,随着维度的增加,球体的紧密堆积度就越小了。到了11维度,球挨着球,也只占空间的25.1%左右,到了24维度,就算是塞满了球,也只占空间的0.19%。那这就很绝望了啊,乌鸦飞到越高的维度,喝到水的肯能性就越小了,那这只乌鸦就只能等死了喽?不存在的,还有最后一种方法:“二向箔”。直接把自己和水瓶坍缩到一个平面,也就是二维空间。在平面里,石子的可以占全空间的90.7%,也就是说,只要有10%的水,这只扁鸦,就可以喝到水啦!
各个维度的最紧密堆积所占的空间比所以以后我给小朋友讲这个故事时,我不光会告诉他,乌鸦不仅能想到用石子堆积使水面升高,还会告诉他乌鸦喝水要用到石子的堆积方式啊,空间及维度啊,瓶子的形状啊等等。 《 乌鸦喝水》这则寓言告诉我们的是遇到问题要换个角度思考,但当我们换个角度思考这个问题本身时,竟蕴藏这几个世纪学术界中的未解之谜。这,才是真正的——乌鸦精神!