
オパオパ可愛い♪
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今日は、数学的っていうか、雑学っぽい問題を1つ。
(昔から、よく引き合いに出される話題ですが)
まず、A4の紙を一枚用意します。

次に、その紙を縦に半分に折ります。
んで、その折った紙をさらに半分に折ります。
それを続けると、6回折ったあたりで紙が小さくなり過ぎてしまい、
それ以上は折れなくなってしまいます。

では、ここからは思考実験です。
頭の中で、すんごい大きな1枚の紙を思い浮かべて下さい。
そして、その紙をどんどん半分に折り続けていき、100回折ったとします。
そのとき、折った紙の厚さってどのくらいになると思いますか?
別に、計算しなくてもいいので、なんとなくのイメージで考えてもらえれば構いません。
ちなみに、A4の普通紙の場合、100枚で約1cmくらいの厚さになります。
(つまり、1枚の紙の厚さは約0.1mm)
答えは、なんと約134億光年になります。
(計算間違いしてたらゴメン)
これは、観測可能な宇宙の距離である137億光年(2008年暫定値)
に匹敵する距離です。
こんな数値が出たのは、机上の計算だからであり、
実は、どんなに紙が大きくても、100回折ることは無理なんですよ。
要は、厚さ0.1mmの紙を100回折ったときの
最終的な厚みは、
[0.1mm] × 2の100乗
ということです。
2の100乗は、
2の10乗 = 1024
であることを利用すると比較的簡単に計算でき、
2の100乗 = (1024)の10乗
= (1.024)の10乗 × 10の30乗
= 1.27 × 10の30乗
となります。
後は、1.27 × 10の30乗枚の紙の厚さを求めればいいので、
詳細は各々の計算に任せるとして、約134億光年という値が出てきます。
ちなみに、100回折るまでの途中経過と、
その際のスケール的に近い大きさを列挙してみます。
10回 : 10cm : CD
21回 : 210m : サッカースタジアム
30回 : 107km : 東京⇔高崎
42回 : 43万km : 地球から月までの距離
57回 : 100天文単位 : 太陽系の直径
69回 : 6光年 : 太陽から近隣の恒星までの距離
83回 : 10万光年 : 銀河系の直径
88回 : 300万光年 : 銀河系からアンドロメダ銀河までの距離
100回 : 134億光年 : 観測可能な宇宙の距離(2008年暫定値)
といった感じになります。
おそらく、
感覚的に理解できるのは10回くらいまででしょうか。
20回以降は、
実スケールで考えると意味不明な領域のように感じると思います。
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この問題は、10年ほど前、私が塾講師をしていたとき、
中学校2年生の数学の時間に行った雑談の内容です。
実は、中学2年生で習う『数・式の展開』を知っていれば
扱う数字は大きいものの掛け算程度で解ける問題なので、
生徒に理解させ易かったりします。
さりげなく、理科の第二分野の内容も入っていますし(笑)
普段はつまらなそうに授業を聞いている生徒達が、この問題を出した途端、
面白いように食いついてきたのがえらい印象的でした。
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ちなみに、この問題は、
教える生徒の学年に合わせて内容を広げることもできます。
高校生であれば
紙はどこまで薄くできるのか?
とか、
1kgの紙の分子を1本に繋げて134億光年まで届くか?
とかいった具合にです。
<今日の一言>
蛇足を1つ。
現在、宇宙の年齢が137億年と言われており、
そのため、観測可能な宇宙の距離が137億光年となっていますが、
宇宙の大きさが137億光年という訳ではない
ので注意して下さい。
この137億光年というのは、
あくまで地球を中心として考えたときに観測可能な距離なんです。
実際の宇宙の大きさがどの程度であるかは、
ビックバンに前後するインフレーションが
どの程度継続したかに依存するため、
現時点で見積もることはほぼ不可能。
宇宙の曲率がほぼ0であることを考慮すると、
考えるのも嫌になるくらい広いんじゃないかとも思う。