四根牙签拼出的最大数字(5)
2023-04-26 来源:飞速影视
知乎上查到的:
科学领域的数字,都很小,用多重指数(多层科学计数法)就可以表达出来。
1层指数:粒子的数目。1摩尔是6×10^23,而整个可观测宇宙范围内的质子数则是136×2^256(约为1.575×10^79。这个奇怪的表达式是Arthur Eddington给出的),光子数是1.1×10^89,而所有的基本粒子的数目则约为10^97。
2层指数:粒子的排列。只需要很少的几个粒子,它们的排列数就已经可以超过宇宙中所有基本粒子的数目了。比如6阶魔方的状态数是1.57153×10^116。“微观状态数”就是这样一种排列的概念,而且参与排列的粒子数目更大。整个可观测宇宙的熵大约是10^120,这意味着微观状态数大概是10^10^120。
3层指数:庞加莱回归时间。
现实世界实在是太小太小了。如果你踏入数学领域,那么你将看到更加巨大的数字。这些“更加巨大的数字”,可以分成3类。
第一类,最小的,是可定义、可计算的数,或者能被这样的数限制住的数。
第二类,更大的,是可定义、不可计算的数,或者能被可定义的数限制住,却没有算法可以计算的数。
第三类,最大的,则是不可定义的数。
Moser数、Graham数、Goodstein数列、TREE(3)、SCG(3)、燃烧数(fusible number)
给你们足够过的能够燃烧的绳子,已知每根绳子烧完需要1分钟,但是绳子不均匀,所以你没有办法在绳子燃烧的中途判断时间。那么你将如何测量出45秒?
Loader数:如果仅仅给你们512个字符(不计空白)的空间,编出一段程序,在一台假想的、有着足够大的内存的计算机上,运行足够长的时间,你最多能让它输出多大的数呢?乍一看,512个字符少之又少,甚至根本难以把像TREE函数、SCG函数那样的东西定义出来,然而Ralph Loader却写出了下面这段C语言代码,输出一个疯狂的大数——Loader数。
Busy beaver:在所有n状态、2色的、能够停机的图灵机中,从开始运行(空白纸带)到停机为止写入的格子数的最大值,记作BB(n)。比BB更强大的是Ξ函数。
《大数入门》一书终结在Rayo数上。如果说busy beaver是第二类大数的大门,那么Rayo数便是第三类大数的大门。与前两类大数相比,Rayo数简直就是开挂。简单说来,Rayo数是在一阶集合论语言中用不超过10^{100}个字符能够定义出的有限的数的上确界。
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