塔、立方体和棋盘| 科学

河内塔 是法国数学家设计的一个流行谜题 爱德华·卢卡斯 19世纪末。 它由三个垂直轴组成，其中一个垂直轴上堆叠一定数量的尺寸递减的穿孔盘，从底部开始从大到小。 挑战是将所有圆盘从它们所在的轴移动到另外两个圆盘之一，遵循以下简单规则：

• 一次只能移动一个圆盘，要移动它，所有其他圆盘都必须拧在某个轴上。
• 磁盘不能位于较小磁盘之上。
• 只能移动位于轴顶部的圆盘。

显然，光盘越多，传输就越复杂（在拼图的商业版本中通常有五到八张）。 达达主义 河内的一座塔 对于单个圆盘来说，这是微不足道的，很明显，一次移动就足以将该圆盘移动到另一个轴。 具有两个圆盘的塔也很简单：我们将较小的圆盘转移到两个自由轴之一，将较大的圆盘转移到另一个自由轴，最后将较小的圆盘放在较大的自由轴上。 现在让我们考虑一个由三个圆盘组成的塔，我们将其从最小到最大称为 A、B 和 C。对于第一个运动，只有一个选项：将圆盘 A 转移到两个自由轴之一。 对于第二次运动，只有一个非重复选项：将盘 B 移动到自由轴。 以下运动不是唯一的，但它们非常明显：3）A在B上，4）C在自由轴上，5）A在自由轴上，6）B在C上，7）A在B上。顺序是，然后，ABACABA。

立方体

正如我们上周看到的汉密尔顿在柏拉图立体中研究了以他的名字命名的路线，其中包括通过所有顶点一次且仅一次。 对于立方体，如果我们称 A 为垂直方向，B 为水平方向，C 为前后方向，例如，从立方体的左上顶点开始，先向下，然后向右，然后向上，然后向后等等，直到完成简单的哈密顿路径，我们将看到方向（和维度）序列是ABACABA，与河内三盘塔中的相同。 仅仅是巧合？ 我邀请聪明的读者检查一下，找到由四个圆盘组成的塔的传输顺序，然后寻找一条穿过超立方体顶点的哈密顿路径（对于那些无法直接访问第四维的人来说，一个三维投影，如附图所示）。 两条路线有相似之处吗？

董事会

根据一个众所周知的传说， 国际象棋的传奇发明者 他向印度国王请求在棋盘的第一格放一粒麦子，第二格放两粒麦子，第三格放四粒麦子，第四格放八粒麦子，以此类推，直到第64格，使棋盘上的麦粒数量增加了一倍。每一个。 前一粒小麦。 那么，这个数字（18,446,744,073,709,551,615）等于将河内塔的所有棋子从一个轴移动到另一个轴所需的转移次数，该塔有 64 个棋盘，与棋盘上的格子一样多。 又一个巧合？

顺便说一句，如果 64 个圆盘是金制成的，轴是钻石针，我们就会面临梵天塔的（杜撰的）传说，根据这个传说，当贝拿勒斯神庙的祭司完成移动时，世界就会终结。所有圆盘到另一个轴。 但不要惊慌：即使勤奋的僧侣每秒移动一个圆盘而不休息片刻，世界末日也不会迫在眉睫。

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