趣味數(shù)學(xué)智力題9(爬繩趣題)
來源:網(wǎng)絡(luò) 2009-05-19 14:53:53
?這道力學(xué)怪題乍看非常簡(jiǎn)單,可是據(jù)說它卻使劉易斯·卡羅爾感到困惑。至于這道怪題是否由這位因《愛麗絲漫游奇境記》而聞名的牛津大學(xué)數(shù)學(xué)專家提出來的,那就不清楚了?傊,在一個(gè)不走運(yùn)的時(shí)刻,他就下述問題征詢?nèi)藗兊囊庖?
一根繩子穿過無摩擦力的滑輪,在其一端懸掛著一只10磅重的砝碼,繩子的另一端有只猴子,同砝碼正好取得平衡。當(dāng)猴子開始向上爬時(shí),砝碼將如何動(dòng)作呢?
"真奇怪,"卡羅爾寫道,"許多優(yōu)秀的數(shù)學(xué)家給出了截然不同的答案。普賴斯認(rèn)為砝碼將向上升,而且速度越來越快。克利夫頓(還有哈考特)則認(rèn)為,砝碼將以與猴子一樣的速度向上升起,然而桑普森卻說,砝碼將會(huì)向下降!"
一位杰出的機(jī)械工程師說"這不會(huì)比蒼蠅在繩子上爬更起作用",而一位科學(xué)家卻認(rèn)為"砝碼的上升或下降將取決于猴子吃蘋果速度的倒數(shù)",然而還得從中求出猴子尾巴的平方根。嚴(yán)肅地說,這道題目非常有趣,值得認(rèn)真推敲。它很能說明趣題與力學(xué)問題之間的緊密聯(lián)系。
(為了使問題的提法更加準(zhǔn)確,可以假定繩索與滑輪本身沒有重量,也沒有摩擦力。--馬丁·加德納)
【答案】(對(duì)于這個(gè)著名的問題,薩姆·勞埃德的答案并不正確。他說猴子爬繩時(shí),將會(huì)以越來越快的速度向下降。
正確的答案應(yīng)該是,不管猴子怎樣爬,爬得快也好,爬得慢也好,甚至跳躍著爬也可以,猴子和砝碼總是處在面對(duì)面的位置。猴子不可能高于砝碼,也不可能低于砝碼,甚至當(dāng)它放掉繩索,掉下來,又抓住繩索時(shí)也是如此。
劉易斯·卡羅爾對(duì)這道題目的說法可以在他的《日記》第2卷第505頁上查到。
對(duì)這個(gè)問題的討論,可參看S·D·科林伍德的著作《劉易斯·卡羅爾的生活與通信集》第317頁、悉尼·威廉斯和福爾克納·馬登的《可敬的C·L·道奇森的文獻(xiàn)手冊(cè)》,以及S·D·科林伍德的《劉易斯·卡羅爾插圖全書》第267頁。在最后一種參考書里也收錄了一位英國(guó)牧師的觀點(diǎn),他認(rèn)為,砝碼總是保持不動(dòng)。
對(duì)這道趣題的完整分析,請(qǐng)參看A·G·塞繆爾森的來信,詳見《科學(xué)美國(guó)人》雜志,1956年6月號(hào),第19頁。馬丁,加德納)
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