測量海岸線的長度
數(shù)學(xué)概念:測量
還有什么比測量長度更直接呢?例如,要測量一張桌子的長度,可以用卷尺;要測量一個鎮(zhèn)到另一個鎮(zhèn)的距離,我們可以開車過去,觀察里程表的變化,或者拿一張地圖,用直尺測出兩鎮(zhèn)之間的距離,然后利用這張地圖的比例尺,將英寸轉(zhuǎn)化為英里,或?qū)⒗迕邹D(zhuǎn)化成千米。
但是,測量海岸線的長度卻更復(fù)雜。事實(shí)證明,海岸線的長度取決于測量單位的大小。一般來說,測量單位越小,海岸線越長。理論上,隨著測量單位越來越小,海岸線的長度會趨于無限。為什么呢?
和自然中的很多形狀一樣,海岸線呈不規(guī)則的鋸齒狀,隨著測量單位越來越小,我們會發(fā)現(xiàn)更多細(xì)節(jié)。例如,如果以衛(wèi)星的高度俯瞰北美,它的海岸線幾乎是平滑的直線??梢峭ㄟ^步幅測量,我們會看到河口、沙嘴、巖石,等等。要是趴著測量,我們會注意到礫石和樹葉。要是用上顯微鏡,我們會測到分子。細(xì)節(jié)越來越多,測量單位不斷縮小,從千米到米,到厘米,再到微米,這時,測出的長度也不斷增大。如果用一根100千米長的木棍測量英國的海岸線,最后的結(jié)果差不多接近2800千米。如果把木棍的長度縮小到50千米,海岸線的總長度則會是3400千米。
這個悖論說明,雖然數(shù)學(xué)能幫助我們進(jìn)行十分精確的測量,但它也會揭示實(shí)際結(jié)構(gòu)內(nèi)在的模糊性。
加拿大海岸線
加拿大有著全世界最長的海岸線,超過24萬千米。試想一下,如果用米尺來測量,它會有多長?
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