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棋盘的传说

时间:2023-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:将2进行63次平方的结果,就是皇帝应该为64个棋盘格子付给这位发明家粮食的数目。显然,这位印度皇帝是没有能力发放这样一项奖励的。

象棋(4)是一种最古老的游戏之一。象棋游戏存在了2000多年,因此,有一点不足为奇就是,由于年代久远,有关象棋产生的传说的真实性就无法考证了。我要讲述的就是一则这样的传说。了解这个传说完全不需要我们会下象棋:只需要明白的一点就是,象棋游戏是在一张画有64个小格子(分别为黑色和白色)的棋盘上进行的。

象棋游戏发端于印度。当舍拉姆皇帝接触到象棋时,这种游戏所需要的技巧以及存在于其中的多样的布局让他大为赞叹。皇帝得知这个游戏是由他的一位臣民所发明的,他下令召见这位发明家,并决定亲自奖赏这项成功的发明。

这位名叫塞塔的发明家来到君主跟前。他是一位穿着朴素的学者,依靠教学为生。

“塞塔,我希望给予你适当的奖励,因为你发明了一项如此出色的游戏。”皇帝说。

这位智者鞠了一躬。

“我很富有,足以满足你最大胆的愿望。请说出能让你满意的奖赏吧,你的愿望会实现的。”

塞塔不语。

“别害怕,”皇帝鼓励他说,“请说出你的愿望,我毫不吝啬地满足你的愿望。”

“陛下,您真宽宏仁慈。但请给我一点时间思考。我需要进行成熟的思考,明天我再告诉你我的请求吧。”

皇帝允许他退下了。

第二天,当塞塔再次来到皇帝跟前的时候,他微薄的要求让皇帝大吃一惊。

“陛下,请您下令就棋盘的第一个格子给予我一粒小麦。”

“就一粒小麦?”皇帝吃惊地问道。

“是的,陛下。请您下令就第二个格子给予我2粒小麦,第三个——4粒,第四个——8粒,第五个——16粒,第六个——32粒……”

“够了!”皇帝恼怒地打断塞塔的话,“你会为你那棋盘的64个格子获得你那些可怜的麦粒的:每一个格子所获得的麦粒数目为前一个格子的2倍。但你要知道,你的要求配不上我的慷慨。你只要求这样一个微不足道的奖励,你这是在蔑视我的仁慈。身为一名教师,你应该在尊重国君的善良仁慈方面树立一个良好的榜样。你走吧。我的仆人们会将装着小麦的袋子给你送去的。”

塞塔微微一笑,离开了大厅,来到宫殿门口等待自己的奖励。

午餐的时候,皇帝想起了这会象棋的发明者,就打发人去看看,这位轻率的塞塔是否已经将自己的赏赐领走。

“陛下,我们正在执行您的命令。宫廷的数学家们正在计算塞塔应得的粮食数目。”

皇帝皱了皱眉。他不习惯的是,自己的旨意执行得如此之慢。

晚上就寝之前,皇帝又再次询问,塞塔是否早已经带着自己的那袋麦子离开了皇宫。

“陛下,您的那些数学家正在不知疲倦地工作,希望能在天亮之前完成计算。”皇帝身边的人回话说。

“为什么这点小事还拖拖拉拉的?”皇帝愤怒地喊道,“明天,在我醒来之前,所有的麦粒都必须交给塞塔。我不会下第二次命令!”

第二天早上,皇帝接到报告说,首席宫廷数学家有重要的事情要上奏。皇帝下令将其引进来。

“在你开口谈论你的事情之前,”舍拉姆皇帝说,“我希望知道,塞塔指定的那个微小的奖励到底有没有发放给他?”

“就是因为这件事情,我才胆敢这么早来面见您。”这位老者说道,“我们仔细认真地计算了塞塔想要得到的粮食的数量。这个数目实在太大了……”

“不论有多大,”皇帝打断他的话说,“我并不缺粮食。既然奖赏的决定已经宣布了,就应该发放……”

“陛下,您无法满足这样的愿望。您所有的粮仓中都没有这么多的粮食来满足塞塔的要求。整个国家的粮仓中也没有这么多的粮食。连整个地球上也没有那么多的粮食。如果您一定希望发放许下的奖励,那么请您下令将整个国家的土地都开垦成耕地,请下令将海洋的水排干,将覆盖在遥远的北方荒原上的冰雪全部融化,然后让人们在所有这些土地上都种上小麦。请下令将这些土地上的所有产出都交给塞塔。这样他就可以得到自己的奖赏了。”

老者的话让皇帝目瞪口呆。

“那么,请你告诉我这个可怕的数字吧。”皇帝若有所思地说。

“18446744073709551615粒粮食。陛下,一个10亿中含有100万个100万,一个万亿中含有100万个10亿。”(5)

传说就是这样的。是否真的存在传说中的事情就不清楚了。但是传说中的这份奖励确实应该是这样一个数目,读者自己可以通过耐心的计算来加以证实。从1开始,需要分别加上以下数字:1,2,4,8,等等。将2进行63次平方的结果,就是皇帝应该为64个棋盘格子付给这位发明家粮食的数目。按照本书介绍的方法,将最后一个数字乘以2再减去1,我们可以轻易地得出所有的粮食数目。由此可知,我们需要计算64个2连续相乘的结果:

2×2×2×2×2……(一共64个2相乘)。

为了使计算简便些,我们将这64个乘数按照每组10个,分成6个组,剩下的4个2位一组。可以轻易地得出10个2相乘等于1024,而4个2相乘等于16。这就是说,我们要求的最终结果是:

1024×1024×1024×1024×1024×1024×16。

将1024×1024计算出来,我们得到的结果是1048576。现在需要计算的算式变成了:

1048576×1048576×1048576×16。

所得到的结果减去1——我们就得到前面已经计算出来的粮食的数目了:

18446744073709551615。

如果大家想要想象一下,这个数字巨人到底有多大的话,那就请算一算,需要多大的粮仓才能容纳得下这么多的粮食。已知:每立方米小麦大概是1500万粒。这就是说,这位象棋发明者的奖励所占的体积是12000000000000立方米(或者说是12000立方千米)。假设粮仓的高是4米,宽为10米,那么这个粮仓的长度就应该是300000000千米——也就是说,粮仓长度是地球到太阳的距离的2倍。

显然,这位印度皇帝是没有能力发放这样一项奖励的。不过,它可以轻易地使自己免于履行这项繁重的责任。为此,他只需要让塞塔自己动手数数他所应该得到的小麦就可以了。

实际上,如果塞塔动手开始数的话,他昼夜不停地工作,每一秒钟数一粒粮食,那么每一个昼夜他一共能数出86400粒粮食(1/4俄斗(6))。数100万粒粮食的需要不停工作不下10天10夜。1立方米的小麦他需要数上大约半年。如果不停地数上10年,他为自己数出的小麦不会多于100俄担(7)。大家可以看到,即使是将自己有生之年都用来数小麦,塞塔获得的粮食都不过是他所要求的奖赏的极其微小的一部分。

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