从前,有一位种柑的田老太太,她家里种的柑子不仅表皮金黄灿烂,而且果肉特别香甜可口,所以,远近的有钱人都争着买她的柑子。
这位老太太有两个女儿,大女儿是她丈夫的前妻生的,小女儿是她亲生的。身为后母的这位老太太百般虐待继女。偏偏大女儿比小女儿生得更心灵手巧,惹人喜爱。因此,老太太就更加怀恨在心了,不但让她操劳繁重的家务,而且总想找岔子难为她。她父亲经常外出,只有妹妹暗暗同情和帮助她,使她稍得安慰。
一天,老太太准备把家里剩下的90个柑子全部卖掉。她拿来两个筐子,但不是每筐装45个柑子,而是一筐装15个,另一筐装75个。然后,她把两个女儿叫到身边,把装有15个柑子的筐交给大女儿,装有75个柑子的筐子交给小女儿,吩咐道:“你们各卖各的,两筐柑子的价格必须统一,最后每筐都一定要卖450文,不准多,也不准少。”妹妹听了很着急,但姐姐却显得不慌不忙,她拉着妹妹的手说:“咱们走吧,就按妈妈说的办。”路上,妹妹迷惑不解地问:“姐姐,你难道不知道,这是妈妈在故意难为你吗?”姐姐笑着回答:“她难不倒我。”你有什么办法呢?“妹妹又问。姐姐说:“镇上有个董大财主,病得快不行了,专想买咱家的柑子,而且价格越贵买得越多。咱们‘灵活’一下,难题就解决了。”接着,凑到妹妹身边耳语了一番,说得妹妹笑逐颜开,连连点头说:“对,对,真是个好办法!”太阳落山时,姐妹俩卖完柑子,各带着450文钱回到家里。田老太太见两个女儿果然卖了一样多的钱,十分惊奇,心想,准是自己的亲生女儿偷偷拿出一部分钱给了姐姐,就气呼呼地说:“你们老实说,到底是怎么卖的?”姐妹俩平心静气,你一言我一语地讲了起来,田老太太听了,找不出一点岔子,只好回到自己屋里睡觉去了。
原来,姐妹俩是这样卖柑子的。开始时,她们按三个柑子卖10文钱的价格,姐姐卖去9个,可得30文钱,妹妹卖去72个,可得240文钱。等到董家来人购买时,再按70文一个的价格出售,姐姐卖去剩下的6个,可得420文钱,妹妹卖去剩下的3个,可得210文钱。这样,姐妹俩就能各得450文钱了。
五个生日相同的姐妹兄弟
大千世界,无奇不有。但真正称得上“绝无仅有”的事,也不多见。下面我们讲的是一个真实的故事。当读完篇末的分析,大家就会知道,这样的事情是多么稀奇和罕见。
故事发生在美国的弗吉尼亚州,男主人公名叫拉尔夫,女主人公叫卡罗琳。这是一对“奇迹般的父母”,他们的五个孩子虽然年龄各不相同,但生日却全然一样,都在2月20日出生。
奇迹般故事的序幕是在1952年2月20日拉开的。预计在3月份出生的长女卡莎琳,硬是提前两个星期来到了人世间。一年之后的同一天,次女卡罗尔又诞生了。拉尔夫夫妇对这种巧合惊讶不已,况且1952年是阳历闰年,这一年比通常的365天要多上一天。
1954年6月,母亲卡罗琳第三次怀孕。由于头两个孩子都在2月20日出生,因此做父母的也曾抱着一线希望,期待即将出世的宝宝,能够跟两位姐姐的生日巧合。为此他们曾向医生请求:“如果到了2月20日还不见孩子出生的话,就请用催产的办法。”然而,这个请求被事实证明是多余的。到了这一天卡罗琳自然分娩了。准时来到人间的是宝贝儿子查尔斯。
此后隔了五年。到了1959年,三女儿克劳蒂娅鬼使神差般也在2月20日降世。生她时,家中正在为三个孩子庆贺生日。
四个孩子神奇般地出生在一年365天里的同一天,这可是当时世界的最高记录。当地群众对此家喻户晓,一时传为佳话。因此,当卡罗琳第五次怀孕的消息传开,整个弗吉尼亚地区群情雀跃,人人兴奋不已,个个翘首以待。2月20日这一天,父亲拉尔夫正在运动场观看足球赛。比赛紧张激烈,场上角逐正酣。突然扩音器里传来了振奋人心的消息:“拉尔夫,祝贺您!生了个女儿。”顿时,整个运动场沸腾起来,运动员们也暂停比赛,加入欢呼行列。
相同生日五同胞的故事就此结束了,留给我们的问题是:这种同一父母所生的五个子女,生日全都相同的概率究竟有多大呢?且看下表:
称呼姓名(2月20日)出生的概论长女卡莎琳P1=1次女卡罗尔P2=1365儿子查尔斯P3=1365三女克罗蒂娅P4=1365小女赛茜莉娅P5=1365长女卡莎琳生日是随机的。尽管她是在1952年的366天中,未卜先知地带头选择了2月20日赶到人世。然而对于她,生日的选择是不受约束的,因而P1=1。对于次女卡罗尔,情况则有所不同。她要与她姐姐生日相同,就只能在全年365天中特定的一天出生,因而P2=1365。同理可得查尔斯、克罗蒂娅、赛茜莉娅等人在2月20日出生的概率,各各均为1365。
由于以上五个各自独立的出生事件,是同时出现的,因此其出现的总的概率应为P=P1·P2·P3·P4·P5=1·13654=1177×1010。
也就是说,这种现象出现的概率只有一百七十亿分之一。须知,现今生存在我们这个星球上的人,充其量不过五十亿。而其中有生育能力,而且恰好生五个孩子的女人,估计不会超过一亿(108)。这样,在我们整整一代人中,出现这种现象的可能性只有:
P×108=1177×1010×108=056%。
这意味着即使经历了十代人,也极难出现一次五同胞生日相同的事件。况且“可能”还不等于一定要出现呢!然而,这种千载难逢的现象,居然真真切切地有幸发生在我们的时代,这是多么稀奇、多么难得的事啊!
“守株待兔”古今辩
有一则寓意深刻的故事叫《守株待兔》,大意是:
宋国有个农民,有一天,他在地里耕作,看到一只兔子从身旁飞跑而过,恰好撞在地边的一棵树上,折断了颈项,死于树下。那个农民不费吹灰之力,拾得了一只现成的兔子。
这个农民自从拾到兔子之后,就想入非非,从此废弃耕耘,每天坐在那棵大树底下,等待着又一只兔子撞树而来。结果非但没有再拾到兔子,反而把田地给荒芜了!这则寓言,出自先秦著作《韩非子》,脍炙人口,已经流传了二千二百多年。
两千年来,人们总以为“待兔”不得,罪在“守株”!其实,抱怨“守株”是没有道理的。
问题的关键在于兔子的运动规律。倘若通往大树的路是兔子所必经的,那么“守株”又将何妨?然而正如上节故事中我们讲到的,我们周围的世界是一个不断运动的世界。兔子的活动,在时空的长河中,划出一条千奇百怪的轨迹,希望这条轨迹能与树木在时空中的轨线再次相交,无疑是极为渺茫的,这正是这位农人悲剧之所在!下面一则更为精妙的例子,可以使人们生动地看到问题的症结。例中表明如能弄清了兔子运动的规律,有时“守”甚至还是明智的!列奥纳多·达·芬奇(LeonardodaVinci,1452~1519)是意大利文艺复习时期的艺术大师,他那传闻很广的《画蛋》故事,对于青少年读者,可说是很熟悉的。达·芬奇不仅对绘画艺术造诣极深,而且对数学也颇有研究。他曾提出过一个饶有趣味的“饿狼扑兔”问题:
一只兔子正在洞穴(C)南面60码的地方(O)觅食,一只饿狼此刻正在兔子正东100码的地方(A)游荡。兔子回首间猛然遇见了饿狼的贪婪的目光,预感大难临头,于是急忙向自己的洞穴奔去。说时迟,那时快,恶狼见即将到口的美食就要失落,旋即以一倍于兔子的速度紧盯着兔子追去。于是,狼与兔之间,展开了一场生与死惊心动魄的追逐。
问:兔子能否逃脱厄运?有人作过以下一番计算:
以O为原点,OA,OC分别为X,Y轴,以1码为单位长。则OA=100,OC=60。根据勾股定理,在RT△AOC中AC=OA2+OC2=1002+602=116.6这意味着:倘若饿狼沿AC方向直奔兔子洞穴,那么由于兔子速度只有狼速度的一半,当饿狼到达兔穴洞口时,兔子只跑了1166÷2=583码距离,离洞口尚差17码。这时先行到达洞口的饿狼,完全可以守在洞口,“坐等”美餐的到来!以上计算似乎天衣无缝,结论只能是兔子厄运难逃。可实际上这是错误的!饿狼不可能未卜先知地直奔兔穴洞口去“坐守”,它的策略只能是死死盯住运动中的兔子,这样它本身也就运动成一条曲线,这条曲线可以用解析的方法推导出来:
y=130x32-10x12+2003当x=0时,代入上式得y=6623。这意味着,如若北边没有兔子洞,那么当兔子跑到离原点6623码的B点时,恰被饿狼逮住。然而有幸的是,兔子洞离原点仅有60码,此时此刻兔子早已安然进洞了!随着“饿狼扑兔”谜底的解开,对于“守株待兔”的辩析,似乎也已接近尾声。不料,后来又有人提出异议,对《守株待兔》故事的真实性表示怀疑,理由是:那么机灵的兔子怎会自己撞到偌大的树桩上去?它那两只精灵的大眼睛干什么去了?!说得不无道理!不过,答案是肯定的。要说清这一点,还是从眼睛的功能谈起。
眼睛的视觉功能是有趣的:一只眼睛能够看清周围的物体,但却无法准确判断眼睛与物体之间的距离。下面的实验可以极为生动地证实这一点。
找两支削尖了的铅笔,两只手各拿起一支。闭上一只眼睛,让两支笔的笔尖从远到近,对准靠拢。这时,你会发现一种奇怪的现象:任你怎么集中注意力,两支笔尖总是交错而过!然而,如若你睁着双眼,要想对准笔尖,那是很容易做到的。
以上实验表明:用两只眼看,能准确判断物体的位置,而用一只眼看却不能!那么,为什么两只眼睛便能判定物体的准确位置呢?原来,同一物体在人的两眼中看出来的图象是不一样的!下图是一个隧道分别在两眼中的图象,它们之间的不同是很明显的。
为了证明这两侧图形确是由你左右两眼分别看出的,你可把上图摆在你的面前,然后两眼凝视图中央空隙的地方,如此集中精力几秒钟,并全神贯注于一种要看清图后更远的意念。这样,无须很久,你的眼前便会出现一种要看清图后更远的意念。这样,无须很久,你的眼前便会出现一种神奇的景象:左图左右两侧的形象逐渐靠近,并最终融合在一起,变成了一幅壮观的立体隧道图形!左图是个很好的练习,它选自别莱利曼《趣味物理学》第九章。当你感到两侧图象靠近并融合时,你会领略到一幅壮丽的海上景观:一艘轮船在宽阔的海面上,乘风破浪!现在我们回到兔子撞树的讨论上来。
仔细观察一下便会发现,人眼与兔眼的位置是不相同的:人的两眼长在前方,相距很近,而兔的两眼却长在头的两侧。又根据测定,兔子每只眼睛可见视野为189°30′,而人的每只眼睛可见视野166°。不过,由于人的两眼长在前面,因此两眼同时能看到的视野有124°左右。在这一区域内的物体,人眼能精确判定其位置。而兔眼虽说能看到周围任何东西,但两眼重合视野只有19°,其中前方10°,后方9°。因此兔子只有在很小的视区内才能准确判断物体的远近!纵然兔子对来自四方的威胁都能敏锐地感觉,但对鼻子底下的东西,却完全看不到!况且在惊慌失措的奔命中,说不准早已昏了头脑,撞树的事也就难保不会发生。
“守株待兔”的故事,是韩非子亲眼所见呢,还是他杜撰的?现在自然无法查考。不过,据上面分析,这个故事还是可信的!捷径的迷惑有这样一个故事:
地理老师提问一位学生:“请指出从上海到广州距离最短的路”。学生看了看摆在讲台上的地球仪,从容答道:
“是一条挖通广州与上海的直线隧道。”众哗然!其实,从理论上讲这位学生说的并没有错。那是根据平面几何里的一条公理:“两点间线段最短。”不过,生活在地球上的人类,习惯于把自身的活动,限制在这个星球的表面予以考虑。这样,在上海与广州之间的短程线,很自然地被理解为过上海和广州之间的一段大圆的弧。这段大圆的弧约长1200公里。
球面上过两点的大圆的弧,可以用以下的办法直观地显示出来:在地球仪上拉紧过两点的一条细线,这条细线即可看为大圆的弧。