前情提要:借助傳感眼鏡和納米機器人,阿爾法天團跟蹤一隊螞蟲進入了地下巨城,在這里,他們近距離觀察著執(zhí)行不同工作任務(wù)的螞蟲。
1"語言之謎
“螞蟲總是6只一組,孵化房里的房間數(shù)也和6有關(guān),”安奇奇陷入思考,“毫無疑問,在螞蟲的世界里,數(shù)字6非常重要?!?/p>
“這很可能和螞蟲有6條腿有關(guān)?!卑矘窐贩治鲋?。
“是的,”小酷龍從屏幕前抬起頭來,說道,“我破譯了螞蟲的語言,確認他們使用六進制。在螞蟲看來,數(shù)字6代表完美和平衡,他們對6這個數(shù)字特別崇拜。”
安樂樂回憶起這一路上見過的不同類型的智慧文明。比如,凜冬星上生活著的冰川漫游者有8根手指,使用的就是八進制;再比如,比鄰星b上生活著的阿吉斯人,他們和地球人一樣有10根手指,使用的是十進制??磥恚瑪?shù)學進制系統(tǒng)和該文明生物體的外形有非常密切的關(guān)系。
她把自己的思考分享出來,小酷龍贊許地點了點頭:“確實是這樣?!?/p>
安奇奇提問:“六進制和我們使用的十進制有什么區(qū)別嗎?”
“六進制的優(yōu)點有很多。比如,數(shù)字6是一個完全數(shù)(其因數(shù)之和等于其本身),它是可以被1、2和3整除的最小的數(shù)字,因此很適合分數(shù)運算;除此以外,六進制與某些空間結(jié)構(gòu)(如六邊形的蜂窩)有對應(yīng)關(guān)系,這使得螞蟲更善于利用空間?!?/p>
安家姐弟恍然大悟:難怪螞蟲能建造出這么大規(guī)模的地下城!
“小酷龍,”安樂樂追問,“你剛剛說破譯了螞蟲的語言,這意味著我們可以和螞蟲溝通了嗎?”
小酷龍點點頭又解釋說,螞蟲使用著一種由24種信息素構(gòu)成的語言,不同的信息素組合代表不同的意思。
當螞蟲開始交流的時候,這24種信息素可以通過多種方式組合,形成能表達清楚意思的句子。例如,當某只螞蟲散發(fā)出“信息素A+信息素J+信息素K”時,就表示“現(xiàn)在有近處的食物”;再比如,當另一只螞蟲發(fā)出“信息素M+信息素C+信息素S”時,就意味著“有危險,分散,保持警戒”。
安奇奇問:“24種信息素會不會有點少呢?”
“已經(jīng)很多了?!卑矘窐氛f,“英文字母雖然只有26個,但通過組合和變換,就可以表示非常豐富的含義!”
安奇奇點頭:“我明白了!比如,從24種信息素中選出1種信息素,只有1種選法;從24種信息素中選出不同的2種,有24×23=552(種)選法;從24種信息素中選出不同的3種,有24×23×22=12144(種)選法……”
“是的,何況信息素還有濃度之分。”
小酷龍說,“螞蟲們還可以調(diào)整分泌的信息素的濃度表示事件的緊急程度、重要性、需要的數(shù)量等等?!?/p>
小酷龍舉了個例子:當某只螞蟲散發(fā)出“高濃度的信息素F+信息素P”時,就表示“需要大量同伴集合幫助”。
“原來如此,”安奇奇激動起來,“小酷龍,讓我們聽聽螞蟲在說些什么吧!”
小酷龍讓散布在地下城各個角落的納米機器人把收集到的螞蟲的交談內(nèi)容傳輸回來。交談的信息被翻譯成漢語,如密集的雨滴一樣,灑落在安家姐弟的傳感眼鏡上。
“食物儲藏完成?!?/p>
“防備敵人。”
“有重要情報匯報女王?!?/p>
“金屬加工完成。”
“本小組需要幫助。”
“圖書館藏書數(shù)量增加?!?/p>
“……”
2"化學圖書館
“圖書館?”安奇奇發(fā)現(xiàn)一個新鮮詞,“螞蟲還有圖書館?他們竟然還會制作圖書?”
安樂樂連忙連線智慧樹飛船, 仔細看了看源碼,說道:“圖書館這個詞是由信息素U、信息素V和信息素D構(gòu)成的,字面意思是存儲信息的空間?!?/p>
安奇奇叫起來:“趕緊去看看,我想他們的數(shù)學知識也會記載在圖書中?!?/p>
小酷龍點頭:“確實如此。我們通過圖書館里的藏書才能知道螞蟲的數(shù)學水平達到了哪種程度?!?/p>
在納米機器人的帶領(lǐng)下,三人組收集、整理螞蟲的交談內(nèi)容,追蹤著圖書館的線索,在這個恢宏無比的地下城里尋找圖書館的所在。
他們的視線離開了女王宮殿,沿著彎彎曲曲的道路向下、再向下走,在他們身邊,植物根系越來越少,直至完全消失,周圍只剩下巨引星密實、緊致的泥土。在這些泥土中,還有若干條細小的坑道,小小的納米機器人沿著一條彎彎曲曲、明顯是被開鑿出來的坑道往前爬行,來到了一處非常規(guī)整、直徑達到1米的巨大的球形洞穴中。這個洞穴是如此的平滑,顯然不可能是天然生成,而是螞蟲用他們堅硬的顎和頑強的意志一寸一寸地開鑿而成的。
在這個球形洞穴中,墻壁上有一個個明顯是被螞蟲挖出來的小孔,每個小孔里都堆放著一個直徑約1毫米的半透明小球。視角拉近放大后,安樂樂看到球體內(nèi)部充滿了霧一樣的氣體。
“這些小球就是螞蟲的藏書了,”小酷龍說,“半透明球殼可以隔絕信息素,阻止其向外擴散?!?/p>
安奇奇仰頭看了看,說:“圖書館居然坐落在女王住處的地下深處。”
小酷龍贊許道:“螞蟲很聰明。這里的環(huán)境穩(wěn)定、溫度適中,非常適合長時間保存信息素圖書,不易受到外部環(huán)境的影響?!?/p>
安樂樂點頭:“對螞蟲來說,這座圖書館一定是個超級工程!它比女王住處的規(guī)模都宏大?!?/p>
說話間,又一小隊螞蟲爬進了圖書館,三人組凝神觀察著螞蟲使用這些書本。6只螞蟲各自爬到一個半透明球體旁邊,他們的兩根觸角微微地顫動著,貼到半透明球殼的表面進行讀取,十分鐘后,他們讀完一個小球,緊接著又去讀取下一個小球。讀完6個小球之后,這一小隊螞蟲挪開觸角,整整齊齊地排著隊離開了房間。
小酷龍摸摸下巴:“有意思。我來看看他們的圖書館里都藏了什么書。”
隨著小酷龍的指令下達,納米機器人分解為成千上萬個肉眼難以看清的微小單位。它們仿佛一陣輕霧般悄無聲息地蔓延,像蜂群般有序地擴散到了洞穴內(nèi)部的每個信息素小球旁,開始讀取每一本書的內(nèi)容。
小酷龍單獨開了一個任務(wù)路徑,一邊處理這些藏書數(shù)據(jù)一邊和安家姐弟交談。
“原來如此,這座地下城叫綠蔭王國,建于10萬年前。大概從3萬年前開始,螞蟲的智慧歷經(jīng)了一次突變,他們意識到,族群的智慧日新月異,知識需要儲藏,于是,綠蔭王國開始制作‘圖書’,留給后代……”小酷龍把自己獲得的信息告訴姐弟倆,“這些‘書’分為歷史學、動物學、植物學、地質(zhì)學、物理學、數(shù)學幾大板塊。”
安奇奇著急地問:“螞蟲的數(shù)學水平怎么樣呢?”
小酷龍潛心讀取著數(shù)學書,回答:“這些信息素小球很有意思,每一個小球都記載了一道數(shù)學應(yīng)用題和其解答過程?!?/p>
“每個小球就是一道題?”安奇奇的視線在洞穴里巡視了一圈,“這里共有多少道應(yīng)用題?”
“一共有842道應(yīng)用題,涵蓋了螞蟲文明可能涉及的各種問題,比如糧食產(chǎn)量和分配問題、巢穴的穩(wěn)定性問題、路程和規(guī)劃問題、信息素的濃度問題、女王的繁殖策略問題……”
安樂樂想了想:“800多道應(yīng)用題已經(jīng)很多了。中國古代的數(shù)學名著《九章算術(shù)》里都沒有這么多應(yīng)用題呢!”
3"螞蟲的星球
“沒錯,《九章算術(shù)》里共有246道應(yīng)用題,涵蓋了當時中國社會中各種實際問題的計算方法?!毙】猃堈f,“螞蟲文明也是一樣,他們的數(shù)學水平和古代中國的數(shù)學水平相當,沒有建立起基于公理化的數(shù)學系統(tǒng),只是為了滿足實際需求而產(chǎn)生的應(yīng)用數(shù)學?!?/p>
“和中國古代數(shù)學的水平相當,”安樂樂疑惑,“螞蟲文明的文明等級最高只有二級?”
“那也未必,綠蔭王國只是這個星球上一個很小的王國而已?!?/p>
小酷龍伸手畫了一個圓,展示了三人組目前所在的范圍,“巨引星這么大,也許星球上還有其他的螞蟲族群掌握了更高級的數(shù)學知識?!?/p>
安奇奇拍了拍腦袋,想起和小酷龍在地球各地的歷險記,醍醐灌頂:“地球上的螞蟻生存能力可強了,除了南極和北極,到處都有!巨引星應(yīng)該也差不多!”
“是的。綠蔭王國的螞蟲的平均重量約為2克,生物量僅為1000噸,這個數(shù)值相對整個星球來說太小了,”小酷龍點了點頭,“在地球上,螞蟻的生物量與我們?nèi)祟愄幱谕粋€數(shù)量級,螞蟻的物種數(shù)則相當于鳥類和哺乳動物物種數(shù)的總和?!?/p>
安家姐弟問:“生物量是什么意思?同一個數(shù)量級又是什么?”
小酷龍揮了揮手,穿梭機又放出大量探針飛向星球各處開始探索。同時,他跟安家姐弟解釋了一下這兩個新鮮概念。
生物量是一個專業(yè)名詞,指的是一個特定區(qū)域內(nèi)或某一類生物的總質(zhì)量。生物量的單位可以是克、千克、噸等。比如,森林的生物量指的是這片森林里所有樹木、草本植物,以及該區(qū)域內(nèi)的動物、微生物的總質(zhì)量;地球上螞蟻的生物量,就是地球上所有螞蟻個體的質(zhì)量加起來的總和。
數(shù)量級則是一個用來描述一個數(shù)的大小范圍的概念,通常指一個數(shù)在科學計數(shù)法中10的指數(shù)部分,它可以幫助人們比較非常大的或非常小的數(shù),簡化理解和比較不同數(shù)值的規(guī)模。比如,地球的質(zhì)量約為6×1024千克,太陽的質(zhì)量約為2×1030千克,30-24=6,也就是說,太陽的質(zhì)量比地球的質(zhì)量大了6個數(shù)量級。再比如,一個成年人體內(nèi)大約有3.7×1013個細胞和4×1013個細菌,細菌的數(shù)量和細胞的數(shù)量處于相同的數(shù)量級,說明人體內(nèi)的細菌數(shù)量和自身細胞數(shù)量大致相當。
“我懂了,”安奇奇很興奮自己又學到了新知識,“也就是說,地球上所有螞蟻的總重量和人類的總重量差不多!”
“是的,根據(jù)統(tǒng)計,地球螞蟻的生物量約為3×108噸,而全球人類的生物量約為3.5×108噸,因此人類和螞蟻的生物量是同一個數(shù)量級的?!?/p>
眾人聊天時,小酷龍也收到了探針發(fā)回的數(shù)據(jù),他摸了摸下巴,把各種視頻展示給安家姐弟兩人。
安奇奇和安樂樂看著探針傳回的畫面,覺得大開眼界。原來,巨引星上有許多不同種族的螞蟲王國。就在綠蔭王國的10千米范圍外,生活著破壞王國的螞蟲,他們以破壞和侵蝕聞名,能夠迅速分解任何有機物,甚至是金屬,也難怪綠蔭王國一直小心戒備。此外,星球上還有巨石王國,這個國家的螞蟲以強大的體魄和卓越的工程技術(shù)聞名,他們能夠在最堅硬的巖層中開鑿出復雜的巢穴迷宮;深淵王國的螞蟲則生活在遙遠的地下深處,那里陽光無法觸及,他們在黑暗中發(fā)展出了非凡的感知能力;還有菌園王國,他們以養(yǎng)殖真菌為生,建立起龐大的地下農(nóng)場,精心培育著特有的真菌品種……
瀏覽完所有數(shù)據(jù)后,小酷龍做了個總結(jié):“根據(jù)統(tǒng)計,80%的螞蟲王國的數(shù)學水平比綠蔭王國低;19%的螞蟲王國的數(shù)學水平和綠蔭王國基本相當;只有1%的螞蟲王國的數(shù)學水平略高于綠蔭王國,但也處在基本的數(shù)學應(yīng)用層面?!?/p>
安樂樂詢問:“他們的數(shù)學水平接近,是不是說明這些螞蟲之間有交流?”
“螞蟲生活在慢節(jié)奏的世界里,族群之間的信息交流要以年為單位,”小酷龍感慨道,“雖然時間很漫長,好在DZ-0338星系還有數(shù)億年的壽命,希望螞蟲文明那時候已經(jīng)變成高等文明,離開這個終將走向末路的白矮星星系。”
課堂內(nèi)外·小學版(智慧數(shù)學)2024年10期