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趣味几何学:揭秘传说土丘之谜

时间:2023-11-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:我们可以用几何学来证明这一点,如果一位君主想要学着试一试,那么结果一定会让他大失所望:出现在他眼前的只会是一堆堆的小土包,任由你再有想象力,也不可能把它说成是传说中的“骄人的土丘”。接下来求出土丘的高度。由这个角度得出,这个圆锥体的高等于它的底面的半径:所以:那些想象力丰富的人,才会把一个只有2.7米高的土堆称为“骄人的土丘”。历史上,君主阿提拉拥有的军队人数最多。

趣味几何学:揭秘传说土丘之谜

每当看到一些碎石堆或沙滩,都能让人不知不觉地想起普希金的著作《吝啬骑士》中讲述的东方古老民族的传说:

“记得,在哪本书里头读过:

有个皇帝,有一天命令全军将士,

一人抓把土堆成一堆,

结果是高高的山冈拔地而起——

皇帝站立山头,心旷神怡朝下望:

山谷间是白色的穹庐万帐,

海面上是竞发的千帆。”[3]

这个传说是人们很少听说过的,它听上去真实,但却毫无科学道理。我们可以用几何学来证明这一点,如果一位君主想要学着试一试,那么结果一定会让他大失所望:出现在他眼前的只会是一堆堆的小土包,任由你再有想象力,也不可能把它说成是传说中的“骄人的土丘”。

我们估算一下,古代的皇帝有多少士兵呢?那时候的军队不像今天的军队人数如此庞大。如果一个大军有十万人马就算很壮观的了。那我们就当它是这个数目吧,就是说,一个土丘是用100 000把土堆成的。你可以试着抓一把土填进杯子里,当然它不可能填满整个杯子。假设古代士兵抓起的一把土体积为升(1升=1 000立方厘米)。所以土丘的体积为:(www.xing528.com)

也就是说,这个土丘只是个体积是20立方米的圆锥体土堆。这样的体积真是让人大失所望。接下来求出土丘的高度。这就需要知道这个圆锥体的侧高和底面的角度。在这里,我们可以认为这个角度和自然形成的坡度相等,都是45°:由于高处的土会滑落下来(平缓的角度才是最合理的角度),所以再大的坡度理论上讲是不可能的了。由这个角度得出,这个圆锥体的高等于它的底面的半径:

所以:

那些想象力丰富的人,才会把一个只有2.7米高(人体高度的一倍半)的土堆称为“骄人的土丘”。如果这个土堆坡度更平缓一些,那它的高度就更不值一提了。

历史上,君主阿提拉拥有的军队人数最多。据史学家估算,他的军队有七十万人之众。如果这些人都来抓把土建造土丘,那这个土丘也不会有多高:因为土丘的体积比我们计算的大6倍,那么它的高度就比我们计算的土堆高度大倍,就是1.9倍。所以土堆的高度是:

2.7×1.9≈5.1米。

阿提拉那样爱慕虚荣,这样小的一个土堆恐怕难以让他感到满意。

在这样的高度是可以看到“山谷间是白色的穹庐万帐”,但是想观海,就没什么可能性了。

关于在多高的高度能看多远的距离的问题,我们在第六章中共同学习研究。

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