Простая одержимость: Бернхард Риман и величайшая нерешенная проблема в математике | страница 8



Рисунок 1.5.

Если продолжать действовать в том же духе и целиком использовать всю колоду, то за счет пятидесяти одной карты накопится нависание, равное

>1/>2 + >1/>4 + >1/>6 + >1/>8 + >1/>10 + >1/>12 + >1/>14 + >1/>16 + … + >1/>102

(самую нижнюю карту сдвигать бессмысленно). Такая сумма на самую толику меньше, чем 2,25940659073334. Таким образом, мы добились полного нависания более чем в две с четвертью длины! (Рис. 1.6.)

Рисунок 1.6.

Я был студентом, когда узнал про это. Дело было в летние каникулы, и я занимался подготовкой к следующему семестру, пытаясь несколько опередить программу. Свой вклад в оплату обучения я вносил, нанимаясь на время каникул рабочим на стройки — в Англии в те времена профсоюзы не сильно контролировали этот сектор. На следующий день после того, как я узнал про фокус с картами, мне предстояло в одиночку прибраться во внутренней части строящегося здания, где пачками хранились сотни больших квадратных потолочных панелей. Часа два я с забавлялся со стопкой из 52 панелей, пытаясь добиться нависания в две с четвертью панели. Проходивший мимо прораб застал меня глубоко погруженным в созерцание гигантской колышущейся башни, составленной из потолочных панелей, и он, я думаю, утвердился в своих худших подозрениях относительно целесообразности найма студентов.


II.

Есть одна вещь, которую очень любят делать математики и которая оказывается очень плодотворной, — это экстраполировать, т.е. брать конкретную задачу и распространять ее выводы на более широкую область.

В нашей конкретной задаче у нас было 52 карты. Оказалось, что полное нависание составило более чем две с четвертью карты.

Но почему 52 карты? А если бы было больше? Сотня? Миллион? Триллион? А предположим, что у нас имелся бы неограниченный запас карт — какого максимального нависания мы смогли бы тогда добиться?

Сначала взглянем на нашу постепенно растущую формулу. При 52 картах полное нависание составило

>1/>2 + >1/>4 + >1/>6 + >1/>8 + >1/>10 + >1/>12 + >1/>14 + >1/>16 + … + >1/>102.

Поскольку все знаменатели здесь четные, можно вынести одну вторую за скобки и переписать в виде

>1/>2∙(1 + >1/>2 + >1/>3 + >1/>4 + >1/>5 + >1/>6 + >1/>7 + >1/>8 + … + >1/>51).

Если бы у нас была сотня карт, то полное нависание составляло бы

>1/>2∙(1 + >1/>2 + >1/>3 + >1/>4 + >1/>5 + >1/>6 + >1/>7 + >1/>8 + … + >1/>99).

Имея в распоряжении триллион карт, мы добились бы нависания величиной в

>1/>2∙(1 + >1/>2 + >1/>3 + >1/>4 + >1/>5 + >1/>6 + >1/>7 + >1/>8 + … + >1/>999999999999).

Чтобы посчитать такое, требуется проделать немало арифметических действий, но у математиков есть способы спрямлять подобные вычисления, и я могу твердо заверить вас, что полное нависание в случае сотни карт будет лишь чуточку меньше, чем 2,58868875882, а для триллиона карт — на самую толику меньше, чем 14,10411839041479.