The_largest_natural_number

最大的自然数

Posted by kunnan on November 3, 2018

前言

Googol

当然,有人问,这是否是Googol,即10的100次方(1后面跟100个零)。Googol是一个创造出来的大数,虽然Google公司将它变化后作为公司的名字,但是除此之外,它没有什么意义。

我们今天要说的叫做葛立恒数,它可比Googol大得多,而且它的物理含义很好理解,它也是目前吉尼斯世界纪录中最大的有意义的数字。

为了说明葛立恒数是怎么来的,我们先看一个计算机问题。

超立方体染色问题

假如有一个N维超立方体。我们知道,N=3时就是我们常见的立方体,当然N=2的时候是一个正方形。不难看出,二维的正方形有4个顶点,三维的立方体有2^3=8个顶点。那么N维的超立方体就有2^N个顶点。我们将这2^N个顶点之间一一连线。

接下来,我们对这些连线(边)进行染色,要么是红的,要么是蓝的。我们要求任何四个在同一平面上的顶点,彼此之间的连线不能是同一个颜色。比如N=2的时候,下面这个平面的连线就是有蓝有红的。

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葛立恒数

当N达到多大时,至少有一个面无法满足(双色)这个条件?也就是说,不论你如何染色,至少有一个面,它的边都是一种颜色的了。这个N,就叫做葛立恒数。

  • 这么大的数有意义么?
    • 在数学上它很有意义,事实上今天IT技术用的很多数字,要远远大于宇宙的尺寸和时间长度。
    • 找到最大素数的直接意义是可以设计实现一个更安全的加密系统。

通过间接的方式描述葛立恒数的尺度—–高德纳箭头

  • 指数增长只是高德纳箭头中增长最慢的一种

  • 高德纳1个箭头的定义: 指数

  • 高德纳2个箭头的定义

    • 比如2↑↑2=2↑2↑2,从右往左计算,也就是说它等于2↑(2↑2)=2↑4=16

    • 3↑↑3=3↑(3↑3)=3↑27=7625597484987

  • 三个箭头↑↑↑,它每一次要先拆解为两个箭头

    • 2↑↑↑3=2↑↑(2↑↑2)= 65536

    • 3↑↑↑3=3↑↑3↑↑3=3↑↑7625597484987=3^3^3^3……^3^3^3^3^3^3,这已经太多了,没法写下来,因为一共是七万多亿层(7,625,597,484,987层,3的三次方的嵌套)。

      四个箭头、五个箭头自己想象吧,我已经想象不出来了,但是它们依然是有限数。

葛立恒数的定义

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它是两个3中间有好多好多箭头,有多少个呢?多得写不下,只好再用一个高德纳箭头表示其中的箭头数目,即第一层的箭头数目等于第二层的数字,而第二层的数字,又是一个巨大的高德纳箭头数(3之间很多箭头),就这样一层层嵌套下去,一直嵌套64层,而最后一层是3的四个箭头。我们知道3的三个箭头已经写不下了,3的四个箭头我已经无法想象了。而葛立恒数有这样的64层,它的大小可想而知。

大数字的意义

数学世界和真实世界的差异

  • 能够试验,能够测量的世界其实非常有限,在这个有限的世界里被证实,不等于真的被证实了。
    • 比如今天说的超立方体染色问题,在我们能够想象的、足够高的维度,都是可以找到染色的方法,不出现同一种颜色的平面。但是当维度增加到葛立恒数时,这个规律就打破了。也就是说我们在小世界里证实的规律,未必适合于大世界。
  • 数学能够让我们感受到自身认知的局限性。
    • 人越是发现世界之大,越是能体会自己的渺小。
    • 真正的科学家都会说他们的贡献微乎其微,微不足道,这倒不完全是谦虚,而是他们了解的东西越多,就发现自己所做的事情真的只是很小的一个子集。
    • 世界上绝大多数顶级科学家都信神,这并不意味着他们笃信某种宗教或者周末要去教堂,而是觉得和“神的力量”相比,人类的见识很渺小罢了。
  • 理解计算机的作用。计算机,特别是今天热门的人工智能是延伸了人们想象力的工具,而不是限制了我们的敌人。

    • 没有计算机,我们很难想清楚葛立恒数这样的事情。很多年前,数学家们借助于计算机证明了著名的四色地图问题,这其实就是对我们人脑的智力作了一次延伸。

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#原来""的参数,需要自己加上""

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