假如我每天喝水,水杯里的水每次只喝一半,然后再去打新的水,重复一年,水杯里是不是还剩一年前的水?
哈哈,这个问题很有意思
答案是还存在一年前的水噢,为什么呢?
这就涉及到了“无穷∞”的思维哦,我们可以先简单地分析一下这个问题:
先给出两个假设吧!
假设1,你每次喝完水后没有加入新的水;假设2,将一杯水看成“1”。
然后分析问题:
第1天,有一杯水,你喝了二分之一,还剩下二分之一;
第2天,有二分之一的水,你喝了其中的二分之一,还剩下四分之一的水;
第3天,有四分之一的水,你喝了其中的二分之一,还剩下八分之一的水;
第4天,有八分之一的水,你喝了其中的二分之一,还剩下十六分之一的水;
…………
这个过程可以重复无数次,那么你的一杯水总会剩下每次喝之前的一半,从数学的角度来看,这杯水你是永远喝不完的!
那么回到问题本身,虽然每次喝完后再加入新的水,但以前的水每次都有剩下,所以一年后,水杯还有原来的水。
嘿嘿,对问题感兴趣或有想法的朋友,欢迎一起交流~
这个问题用极限思维加概率论就很好回答。当把喝水的次数变成无穷大时,也就是原来的被反反复复稀释了无穷次,原来的水可以说是无限接近于零,然而一年喝水的次数终究不会去接近无穷大,如果一天十次计算,也就是2的10*365次方,当然这个数的确大到不可思议,但终究不是极限,可以说水杯里还有原来的水。换种思维,小概率事件不发生,也就是说水原来的水被稀释了2的10*365次方之后,已经是小概率事件了,可以认为里面没有原来的水。
从数学的角度来说,是。从物理的角度来说,不是。
物质是不能无限分的,所以如果按你说的那样操作,大约三个月后,最初的水就只剩下一个水分子了。而这一个水分子不能再分割了,所以它在此后每天都有1/2的概率被倒掉。一年以后这个水分子还在杯里的概率可以忽略不计。
这个问题不难,水杯里不会剩有一年前的水了,为什么呢?
我们先不考虑每天添加那一半的水,只考虑喝掉的水,那第一天喝的水最后还剩多少呢,假设每天我们都能喝到第一天喝的水的一半,那第一天喝掉1/2,第二天就喝掉1/2的1/2,也就是1/2的平方,那一年后就是2的365次方,2^365= 75153362648762663292463379097258784876021841565066235862633311089030688803667470190838367948312598497021919232,整整110位数。
接下来我们假设一杯水有300ml,根据水的密度我们知道1ml 水的质量是1g,水的摩尔质量18g/mol,因此1克水含水分子为(1/18)mol,1mol=6.02×10^23个,可知1克水含水分子为(1/18)×6.02×10^23=3.344×10^22个,那么300ml水就是300×3.344×10^22=10,032,000,000,000,000,000,000,000,这也就是26位数。
所以假设你每天能喝掉第一杯水里的一半水分子,那么大约84天,你的杯子里就只剩最早那杯水里的1个水分子了,剩下还有281天,如果这个水分子每次都不在你喝的那一半水里,那么它就剩下了,但这个概率太低了,而大概率是已经没有了第一天的水了。
理论上应该还剩有一年前的水。把原来的那杯水当作1,以后每天原来那杯水都变成前一天的二分之一。这样能用等比数列表示:
1,1/2,1/4,1/8,1/16,......
越往后的数字越接近0,但是永远不会等于0。二千多年前,我国古代哲人就提出这个命题:一尺之棰,日取其半,万世不竭。
对于这个问题,我们应从数学、物理、化学、生物、哲学等多方面来分析。
从数学的角度,这个问题是一个求极限的数学模型,在365天后,它的极限是存在的,且不为零,证明有一年前的水存在。
从化学的角度,水分子是不能再分的,按照计算,大概不到3个月,一年前的水就只剩下一个水分子了,在接下来的9个月时间,这个水分子会大概率被喝掉,因此,一年后,杯子里不会有一年前的水。但这一分析有个假设,就是概率均等,每次都喝掉了剩下的一年前的水的二分之一,实际上,这个概率是不均等的,每次加水后,可能一年前的水在杯底的多,那每次喝掉的剩下的一年前的水的就不是二分之一,而是小于二分之一。因此,从这一角度来看,一年后,杯子里可能有一年前的水,也可能没有。
从物理(应该是哲学)的角度,水分子是可以再分的,一个分子可能就是一个世界,甚至是一个宇宙,只是目前的科技水平还研究不到这种微观程度。从这一观点来讲,一年后,杯子里的水还有一年前的水。
从生物的角度,一年后,杯子里的水肯定有一年前的水。我们知道,密封的水一旦开封与空气接触,就会产生细菌,而且细菌的繁殖速度会很快。细菌里会含有一年前的水,而一年后,杯子里的水绝对有细菌,因此,一年前的水的基因会永远留在杯子里,除非把杯子里的水喝干。
每天喝一半留一半,再装进一半新的水,重复一年,水杯里,还剩一年前的水吗?
从化学的角度看,能表达化合物存在的最小方式必须是水分子:H20
而不是原子(单质除外)、离子、电子甚至量子。
这杯原来的水,可以看作是按一半的浓度被新水稀释,每天喝一次水就稀释一次。一年的稀释次数也就按365次计算。由此可知,这杯水只不过是被成倍稀释了365次,即按:1/2n次方稀释的。
并不是很多人在讨论的什么,已被新水稀释了∞(无穷大)次。
也就不存在什么小概率事件。
因此原水杯的水中,一定还存在着最初那一年前的水分子。也就是可以肯定地说,还有一年前的水。
为什么呢?
普通的一杯水体积有多大?
大约300ml,也就是300㎝3(立方厘米)
而水分子的体积有多大呢?
与装水的水杯比,水分子的体积是很小很小的。
由此可见,这杯子的体积相对于一个水分子来说,是大到足以在稀释几何级数量后,仍能容下一个原有的水分子的。
这换水一年365次后的水杯中,一定还存在着一年前那最原始的水分子的。
到底还存在多少个一年前的水分子呢?
综合数学、物理与化学的知识,也是肯定可以计算出来的。(比如喝一半旧水当作严格的减少50%体积,添加一半新水也当作增加50%体积,去计算未被稀释部分的体积,再按一个水分子的体积去除,其商就是存留的水分子数。)
无论多少,只要还存在一个一年前的水分子,我们就可以说,还有一年前的水。
这就是为啥从前人说,学好数理化,走遍天下都不怕的原因啦。
知识就是力量,可以自行解惑除困。