在现代正式数学证明中,曾出现过一个巨大的数字——葛立恒数(Graham's Number)。葛立恒数曾经被视为在当代正式数学证明中出现过的最大的数字,它大得连科学计数法都不够用。葛立恒数曾经是吉尼斯世界纪录中最大的「有意义」的自然数。
葛立恒数是拉姆齐理论(Ramsey theory)中一个机器异乎寻常问题的上限解,是一个难以想象的巨型数字。这个问题的表述为:连接n维超立方体的每对几何顶点,获得一个有着2↑n个顶点的完全图(每对顶点之间都恰连有一条边的简单图),然后在该图的每条边涂上红色或蓝色,那么,使所有填法在四个共面顶点包含至少一个单色完全子图的最小n值是多少?这个n值,就是所谓的“葛立恒数”。
葛立恒数无比巨大,无法用科学计数法表示,就连a↑(b↑(c↑(…)))这样的指数塔都无济于事,甚至连数学家都难以理解它。举个例子,假如把整个宇宙中所有的物质全部转换成墨水,并把它放在一支钢笔中,那也没有足够的墨水在纸上写下这个数的位数,事实上,这只钢笔甚至写不下这个数的位数的位数,就是再添加多少个“的位数”也无济于事,事实上,我们无法得知在后面要添加多少个“的位数”才能被这支钢笔写出来。假如把整个葛立恒数(甚至是它的位数的位数的位数…的位数)全部装入一个金属块中,那么这个金属块的信息量将大大超过黑洞的熵,也就是说,这个金属块将因此直接变成一个黑洞。
但是,这个数可以利用高德纳箭头表示法的递推公式来描述。虽然这个准确的答案未知,但葛立恒数是现在已知的最小上界。虽然这个数过于巨大而无法完全计算出来,但其最末尾的几位数可以通过简单的方法得出,其最后12位为262,464,195,387。
怎么用高德纳箭头来表示葛立恒数呢?
首先,我们要明确高德纳箭头的定义。a↑n表示a的n次方(即n个a相乘);a↑↑n表示对于a将“↑”重复n遍;a↑↑↑n表示对于a将“↑↑”重复n遍,以此类推,有a↑↑↑…↑n(λ个“↑”)表示对于a将“↑↑↑…↑”(λ-1个“↑”)重复n遍。
首先计算3↑3,其结果为3的3次方,等于27;
接下来计算3↑↑3,3↑↑3可简化为3↑(3↑3),其结果为7,625,597,484,987,这个数是13位数;
再接下来计算3↑↑↑3,3↑↑↑3可简化为3↑↑(3↑↑3),再一步可简化为3↑(3↑(3↑(…↑3)))(共有3↑↑3个3),写出来就是一个由7,625,597,484,987个3组成的指数塔,如果每2cm写一个3,那么这个指数塔将有(1.525×10↑8)千米长,也就相当于地球与太阳之间的距离。3↑↑↑3已经大到不可计算了;
再接下来是3↑↑↑↑3,可简化为3↑↑↑(3↑↑↑3),也就是对于3将“↑↑↑”重复(3↑↑↑3)遍。
而G(1)=3↑↑↑↑3,G(2)=3↑↑↑…↑3(共G(1)个“↑”),G(3)=3↑↑↑…↑3(共G(2)个“↑”),G(4)=3↑↑↑…↑3(共G(3)个“↑”),一直递推到G(64),G(64)就是所谓的“葛立恒数”。
今天你惊到了吗?
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比“葛立恒数”还大——TREE(3):从一棵“树”上长出来的最大数字!