曾經(jīng)有人提出這樣一個(gè)問題:我們可以說20厘米是10厘米的2倍,20克是10克的2倍,20年是10年的2倍,那么是否可以說20℃是10℃的2倍呢?
這里,涉及物理上的一個(gè)熱力學(xué)問題。首先,0℃是沒有溫度嗎?不是的。溫度達(dá)到什么數(shù)值才算是沒有溫度呢?熱力學(xué)上提到,所謂“沒有溫度”是指分子停止熱運(yùn)動時(shí)的溫度,即“絕對零度”,記作0開爾文。而開爾文與攝氏度的換算關(guān)系是:攝氏度=開爾文-273.15。
因此,10℃是283.15開爾文,那么它的2倍就是566.3 開爾文,293.15℃。所以,10℃的2倍應(yīng)當(dāng)是293.15℃,并不是20℃。
再舉個(gè)例子,在我國舊鞋碼的標(biāo)準(zhǔn)中,如果鞋碼是40碼,那么它的2倍是不是80碼呢?中國舊鞋碼與厘米鞋碼(中國新鞋碼)的換算關(guān)系是:中國舊鞋碼=厘米鞋碼×2-10。
簡單計(jì)算可知,40碼的鞋子是25厘米,2倍是50厘米,即90碼的鞋子。同理可以算出,20碼的鞋子的2倍也不是40碼的鞋子,而是50碼的鞋子。
還有一個(gè)有趣的情況,0碼鞋子的2倍是10碼鞋子,因?yàn)?碼鞋子是5厘米,2倍是10厘米,即10碼鞋子。-2碼鞋子的2倍是6碼鞋子,因?yàn)?2碼鞋子是4厘米,2倍就是8厘米,即6碼鞋子。
為什么“厘米”作為鞋碼的量詞可以直接用乘法來計(jì)算倍數(shù),而“碼”作為鞋碼的量詞,卻不可以直接用乘法來計(jì)算倍數(shù)呢?因?yàn)?厘米表示沒有長度,而0碼卻不是沒有長度。
這樣,我們可以得出結(jié)論:只有當(dāng)0表示沒有的時(shí)候,才能用乘法進(jìn)行倍數(shù)計(jì)算。數(shù)據(jù)可以分為4種,分別是定類數(shù)據(jù)、定序數(shù)據(jù)、定距數(shù)據(jù)和定比數(shù)據(jù)。
定類數(shù)據(jù):數(shù)字只代表類別,沒有順序,不能比大小,不能進(jìn)行四則計(jì)算。比如郵編,你不能說100086號是100000號加86號,也不能說100086比100085大,有100086號和100088號,也不意味著一定有100087號;再比如手機(jī)號碼,你不能說131開頭的號比136開頭的號小,這只是人們對不同通信公司運(yùn)營的號段進(jìn)行規(guī)定。
定序數(shù)據(jù):數(shù)字代表“序數(shù)”或者“等級”,有順序,則可以比大小,但不能進(jìn)行四則計(jì)算。比如等級,你可以說五星級賓館比四星級賓館等級高,四星級賓館比三星級賓館等級高,但不能說三星級賓館加二星級賓館就是五星級賓館;你可以說初二年級比初一年級高一個(gè)年級,但是不能說初二學(xué)的知識就是初一學(xué)的2倍。
定距數(shù)據(jù):沒有絕對零點(diǎn)(0不代表無,通常只是一個(gè)分界值),有順序,可以比大小,數(shù)據(jù)的差值有意義,但比例沒有意義。比如溫度,你可以說20℃比10℃高,且高10℃,但是不能說20℃是10℃的2倍;再比如時(shí)刻,你可以說2點(diǎn)比1點(diǎn)晚,且晚1小時(shí),但不能說2點(diǎn)是1點(diǎn)的2倍;你也不能簡單地說地震8級就是地震4級的2倍,因?yàn)閺牡乩韺W(xué)上說,震級每增加一級,地震釋放的能量是上一級的2倍。
定比數(shù)據(jù):有絕對零點(diǎn)(0 代表無),有順序,可以比大小,數(shù)據(jù)之間的差值和比例都有意義,可以進(jìn)行四則運(yùn)算。比如開氏溫度,你可以說20K比10K高,且高10K,而且20K是10K的2倍;再比如時(shí)間,你可以說2小時(shí)比1小時(shí)長,且長1小時(shí),而且2小時(shí)是1小時(shí)的2倍。
再回到開頭的問題上,之所以不能說20℃是10℃的2倍,直接原因是數(shù)據(jù)類型不允許,攝氏溫度是定距數(shù)據(jù),所以不能計(jì)算倍數(shù);根本原因在于攝氏溫度的比例運(yùn)算在物理學(xué)上沒有意義。