如 果我們想要著手處理一些更刺激、更驚險(xiǎn)的東西,就需要拿出我們的另一組利器:指數(shù)函數(shù)。指數(shù)函數(shù)能夠很好地描述爆炸性增長(zhǎng),比如核能源或核武器的鏈?zhǔn)椒? 應(yīng),以及培養(yǎng)皿中細(xì)菌的高速繁殖。通常,大家最為熟悉的指數(shù)函數(shù)是以10為底數(shù)的指數(shù)函數(shù)10x,也就是10的x次方。注意指數(shù)函數(shù)和之前我們討論過的冪 函數(shù)的區(qū)別:在指數(shù)函數(shù)中,我們的指數(shù)(x)是一個(gè)未知數(shù),而底數(shù)(10)則是一個(gè)常數(shù);而在冪函數(shù)(如x2)中,情況則恰恰相反。這個(gè)形式上的差別看起 來微不足道,但冪函數(shù)和指數(shù)函數(shù)卻有著極大的區(qū)別:當(dāng)x越來越大,x的指數(shù)函數(shù)最終會(huì)比x的任何冪函數(shù)增長(zhǎng)得都快,而不管冪函數(shù)的n取多大的數(shù)字。所謂的 “指數(shù)增長(zhǎng)”是一種人類幾乎難以想象的極高速的增長(zhǎng)方式。
正是出于這個(gè)原因,把一張紙對(duì)折7次或8次以上,成為一個(gè)幾乎不可能完成的任務(wù)。 每對(duì)折一次,紙的厚度就會(huì)增加一倍,如果不斷地對(duì)折一張紙,紙的厚度就會(huì)呈指數(shù)增長(zhǎng)。同時(shí),紙的長(zhǎng)度每對(duì)折一次會(huì)縮小1/2,所以紙的長(zhǎng)度在不斷對(duì)折的過 程中會(huì)呈指數(shù)減小。對(duì)于一張普通的便箋紙來說,對(duì)折7次以后,紙張的厚度就會(huì)超過其長(zhǎng)度,在這種情況下,是沒有辦法再次將這張紙對(duì)折的。這和折紙的人有多 大力氣沒有任何關(guān)系。在數(shù)學(xué)上,所謂一張紙被對(duì)折過n次,也就是說折完的紙必須在一條直線上有2n層,而當(dāng)紙的厚度已經(jīng)大于它的長(zhǎng)度時(shí),這個(gè)條件是不可能 滿足的。
因?yàn)樯鲜隼碛桑芏嗄陙?,沒有人能夠把一張紙對(duì)折8次以上,直到2002年,一位名叫布蘭妮?加利文的女高中生完成了這個(gè)“不可能的任務(wù)”。首先,加利文姑娘推導(dǎo)出了一個(gè)公式:
在這個(gè)公式中,L是紙張的長(zhǎng)度,T是紙張的厚度,n是這張紙能被對(duì)折的最大次數(shù)。從這個(gè)公式中可以清楚地看出,這個(gè)任務(wù)之所以那么困難,就是因?yàn)橛袃蓚€(gè)2n存在:其中一個(gè)2n表示每對(duì)折一次紙張的厚度就會(huì)翻倍,另一個(gè)2n則表示每對(duì)折一次紙張的長(zhǎng)度就會(huì)減半。
根 據(jù)這個(gè)公式,加利文算出,她需要一卷特制的廁紙,這卷紙大約有3/4英里長(zhǎng)(相當(dāng)于1 207米)。2002年1月,加利文買到了能滿足她的要求的廁紙,她在美國(guó)加利福尼亞州波莫納市的一家購(gòu)物中心里鋪開了這卷廁紙,開始進(jìn)行這項(xiàng)偉大的工 程。7個(gè)小時(shí)以后,在父母的幫助下,加利文把這張紙對(duì)折了12次,一舉打破了世界紀(jì)錄。
理論上,指數(shù)增長(zhǎng)是你致富的希望。假設(shè)你把錢存在銀 行里,每年的年利率是r,那么一年以后,你的存款會(huì)變成本金的(1+r)倍;兩年以后,你的存款會(huì)變成本金的(1+r)2倍;x年以后,你的存款會(huì)變成本 金的(1+r)x倍。這就是我們所說的“復(fù)利”,即傳說中“滾雪球”的魔力,這種現(xiàn)象的本質(zhì)其實(shí)也是指數(shù)增長(zhǎng)。