很多人都聽說過哈雷彗星,每隔76年,這顆彗星又會重新出現(xiàn)在地球的附近,這種和地球保持密切聯(lián)系的天文現(xiàn)象引起人們極大的興趣,我國就曾為哈雷彗星專門發(fā)行過郵票.但你知道哈雷彗星的發(fā)現(xiàn)與數(shù)學計算的關(guān)系嗎?
在1682年,英國天文學家哈雷,對那一年出現(xiàn)在天空中的一顆明亮的彗星進行了認真的推算,發(fā)現(xiàn)這顆彗星是沿一個長橢圓形軌道運行的,它將于1758年回歸地球.1743年,法國數(shù)學家克雷羅考慮到木星和土星的影響,對哈雷的計算予以修正,預(yù)言這顆彗星將于1759年回歸.到了1759年,人們等待已久的由哈雷計算預(yù)言的那顆彗星,終于又一次出現(xiàn)在美麗的星空.為紀念哈雷,人們便把這顆彗星以哈雷的名字命名.可以想象,哈雷彗星的回歸,是一個激動人心的發(fā)現(xiàn),因為它讓人們真切感受到數(shù)學是科學預(yù)言的有力工具.當然,只要是理智的人都知道,并非所有預(yù)言的結(jié)果都是正確無誤的,預(yù)言都必須經(jīng)歷事實的檢驗和科學的推敲.
人們對哈雷彗星的預(yù)言也曾發(fā)生過一些錯誤.據(jù)說有一些天文學家也是經(jīng)過推算后預(yù)言:1910年它回歸到地球時,將和地球正面相撞,并造成人類的毀滅!這個恐怖的“預(yù)言”在當時引起了一陣世界性的恐慌,但經(jīng)過科學家們的復(fù)核和檢查,最后卻發(fā)現(xiàn)預(yù)言者在數(shù)學計算上存在明顯差錯.正確的計算結(jié)果表明,地球只是穿過彗星稀薄的尾部,人類并沒有滅頂之災(zāi).事實也證明,1910年美麗的哈雷彗星如期而至,除了和地球遙相呼應(yīng)外,只是在天空中留下了一些流星雨,一切寧靜平常!
哈雷彗星的下一次出現(xiàn)將是在2061年,祝愿同學們到時能夠看到這顆神奇而美麗的星體,并再次體會科學的預(yù)言和數(shù)學計算的緊密聯(lián)系.
下面我們再來談?wù)劰讛?shù)字.提到哈雷數(shù)字,盡管知道的人不是很多,但很多人都會想到它們一定與哈雷彗星的某些特征相似,事實的確如此.
有人對“一個數(shù)自乘幾次,其尾數(shù)又回到原來數(shù)字”的現(xiàn)象作過研究,發(fā)現(xiàn)如果只考慮一個正整數(shù)的個位數(shù),那么公共周期是5,即一個數(shù)自乘五次后(我們把a1稱作a自乘一次,a2稱作a自乘二次,……,an稱作a自乘n次)所得數(shù)的末位數(shù)與原數(shù)的末位數(shù)必定相同,例如:25=32,35=243,等等.當然這指的是一類數(shù)的公共周期,對某些數(shù)而言情況會有所變化,如0,1,5,6的最小周期是2.把這種現(xiàn)象推廣到兩位尾數(shù),人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)最小周期為2的兩位尾數(shù)有四個,它們是00,01,25與76,對于前面三種大家容易判斷,只要驗證最后一種即“任何兩個尾數(shù)都是76的數(shù)相乘,其乘積的尾數(shù)必然還是76”.
這時進一步的聯(lián)想是:把某個數(shù)反復(fù)自乘之后,它的“尾巴”有沒有可能重新回復(fù)原狀呢?對于兩位尾數(shù)來說,問題已經(jīng)很清楚.我們把從00到99的一百個數(shù)分成兩大類:
甲類數(shù)是無論反復(fù)自乘多少次,“尾巴”再也不可能回歸原狀的.你不妨用14或22去試一試,驗證這個結(jié)論.
乙類數(shù)是“尾巴”可以重新回復(fù)原狀的,即那些所謂的“哈雷數(shù)字”.這些“哈雷數(shù)字”,又可分成六類,其周期分別為2,3,5,6,11,21.已經(jīng)證明,21是最長的周期,不可能比它更長.如52的周期就是最長的21.變化過程如下:52→04→08→16→32→64→28→56→12→24→48→96→92→84→68→36→72→44→88→76→52.這就是說,52的 21次方,得數(shù)的末兩位數(shù)52又重新出現(xiàn)了.
另外值得一提的是,上面所列出的周而復(fù)始的21個兩位尾數(shù),是通過不斷乘方而得出的,可稍加觀察就能發(fā)現(xiàn)它們又可通過極其簡單的“翻番”步驟得到,即把所得兩位尾數(shù)不斷乘以2,當然,如遇進位時,則可刪去不論.
怎么樣?是不是很神奇呀?宇宙萬物變化莫測,自然數(shù)也是奧妙無窮的喲!