- 趣味物理實驗(原名《趣味物理思考題》)
- (俄)別萊利曼著 余杰編譯
- 4711字
- 2021-10-29 17:58:00
3.破解迷宮
在迷宮里迷路——人和老鼠——左手或右手規(guī)則——古代迷宮——巖洞里的圖爾聶佛爾——迷宮答案。
“你在看什么書呢?有什么特別好的故事嗎?”哥哥問我。
“我感覺這個故事很好。杰羅姆的《三人一條船》?!?/p>
“這個故事我記得,寫得非常有趣!你讀了多少?”
“現(xiàn)在正讀到一群人在一個花園迷宮里面迷路了走不出來,不知道怎么辦呢?!?/p>
“聽你的介紹,感覺故事很有趣!你也讀給我聽聽吧?!?/p>
我把一群人在花園迷宮迷路的故事從頭到尾讀了一遍。
卡利斯問我有沒有去過哥普頓—戈爾特迷宮。他曾經(jīng)去過那里一次??ɡ乖趫D上研究過這個迷宮,他感覺迷宮的設(shè)置其實非常簡單,他認為這樣一個地方不值得花錢買票來看??ɡ乖鴰ё约旱囊粋€親戚去過那里。
“你想去嗎?如果你想去我們也可以去?!笨ɡ拐f,“只是那并不是很好玩,如果說那是迷宮,有點兒夸張了。假如你想出來的話,你只需要一路右轉(zhuǎn),就可以了。我們大約10分鐘就可以走出來?!?/p>
那一次在迷宮里,卡利斯遇見了幾個走了快一個小時的人,那些人看見他很高興,感到終于有人可以帶他們出去了??ɡ挂餐馑麄兏约阂黄鹱?,將他們帶出去。只是他才進來,還沒有走多久。一群人聽他這么一說,感到非常高興,就跟著他走了。
迷宮里有很多人,最后待在迷宮里的所有觀眾都聚集在一起。他們感到走出迷宮的希望渺茫,似乎他們已經(jīng)失去了走出去和家人朋友在一起的期盼,人們都把出去的希望寄托在卡利斯身上,加入了卡利斯的隊伍。據(jù)卡利斯說,這里面一共有20多個人,有一個帶著孩子的婦女在迷宮里走了整整一上午,看到卡利斯便拽住他的手不肯放,生怕和他走散??ɡ挂恢蓖肄D(zhuǎn),似乎路很長,連他的親戚都感到迷宮顯得非常大。
“這真是歐洲最大的迷宮之一??!”卡利斯感嘆道。
“似乎是這樣的。”親戚很無力地回答?!拔覀円呀?jīng)走了兩英里(1英里≈1.609千米)了,感到很累啊?!?/p>
卡利斯開始感到有點無地自容,可是他還是對自己很有自信的。突然,他們看到前面有被踩在地上的蜂蜜餅干。親戚很有信心地說,這塊餅干他7分鐘前見過。此時,卡利斯有些失去信心了。
“怎么會發(fā)生這種事,怎么可能呢?”卡利斯非常驚訝地說。帶孩子的婦女卻很淡定,不感到一點兒驚訝,因為這塊餅干就是她掉在地上的,在見卡利斯之前她就已經(jīng)來過這里了。她說她再也不想碰見卡利斯了。她認為卡利斯就是個騙子。這讓很是勞累的卡利斯很憤怒。
卡利斯拿出了地圖,講述了自己的觀點。
“地圖確實很有用?!币粋€同行者指出,“但是有用的前提是我們能夠知道自己在哪兒?!?/p>
卡利斯并不知道他們所處的位置,但是卡利斯說出了自己的觀點,那就是他們可以回到起點,從頭開始。雖然并不是所有人都贊同從頭開始,因為大家已經(jīng)很疲倦了。但他提出的返回出發(fā)點,還是得到了大家的一致贊同。無論多么累,大家還是選擇相信卡利斯,跟著他回到了原點。過一段時間后大家來到了迷宮中心。
卡利斯原本想說,他也是憑著感覺走的,但是一想到這會讓大家感到憤怒,對他失去信心,他就做出好像碰巧來到這里的樣子一樣。
不管有沒有準確的方向,他們都必須走一個方向。與上次不同的是,這次他們知道自己所在的位置,于是他們再次研究地圖。他們認為必須走出去,于是他們第三次上了路。
但是幾分鐘后他們又莫名其妙地回到了迷宮的中心。
這次,他們感到很疲倦,怎么也不肯繼續(xù)了。因為無論他們怎么走,最終都會回到迷宮中心。這樣已經(jīng)反復(fù)多次了,所以大家總是知道結(jié)果是怎樣的。有些感到筋疲力盡的人干脆留在原地等其他人走一圈又回到這里??ɡ褂袝r候會在途中拿出地圖,但是人們一看到他拿出地圖就惱怒不已。
最后,他們感覺肯定走不出去了,于是很多人便開始喊守門人。守門人爬上高高的梯子,告訴他們該往哪個方向走。
大家已經(jīng)累壞了,沒有任何精力了,在迷宮里的人似乎連守門人的話都聽不明白了。守門人見到這種情況,就用力大喊,要他們站在原地等他,不要走開。所有的人開始擠在一起等待守門人的到來,守門人從梯子上下來,朝他們的位置走去。
讓人感到失望的是守門人是新來的,當他在迷宮里走的時候他自己也迷路了。有時候,觀眾會看到他一會兒在這里出現(xiàn),一會兒又在那里出現(xiàn)。守門人剛一看到那些人就費力地朝他們奔去,轉(zhuǎn)眼一分鐘的時間他又回到了原地,“為什么我總是找不到他們?”
最后,還是一個年長的守門人把他們帶出去了。
“他們確實不怎么聰明?!碑斘易x完故事后,哥哥說道。
我說道:“手里拿著地圖不一定就可以找到路??!”
“你以為,每個人都有很強的能力,能夠一下子就找到路嗎?”
“當然啊,要不然還要地圖干嗎呢!”
“我的手里面剛好有一張迷宮的圖紙,你可以看看(圖12)?!蔽艺f完,哥哥就跑進了閣樓里。

圖12
“原來,這些迷宮真的存在啊!”
“哥普頓—戈爾特迷宮當然存在,這個迷宮就在倫敦邊上。它已經(jīng)有200年的歷史了。這就是《哥普頓—戈爾特迷宮方案》。事實上,這個迷宮不是很大,整個迷宮總共才1000平方米。”
哥哥翻開了書,找到了里面的一幅平面圖。
“如果你在迷宮的中心場地里,你會如何選擇?你可以用火柴棍標識出你要走的路徑?!?/p>
從迷宮中心開始走,每走一步用火柴棍進行標識。一開始,我以為會很簡單,但是當我走了一圈以后,我發(fā)現(xiàn)我又回到了中心處,和故事的主人公面對一樣的情景!
“這就說明有了地圖也不一定能夠走得出去。有一種動物,它不需要地圖也可以完成任務(wù),那就是老鼠?!?/p>
“你說的是老鼠?”
“書中曾提到這種老鼠。你難道以為我這里的文章都是些關(guān)于園林建筑方面的?不是這樣的,這本書主要講述了動物的智商??茖W家為了得出老鼠的理解力,用石膏做了個小迷宮,將要測試的小老鼠放到小迷宮里去。書中曾提到,老鼠在這個迷宮里走出來只用了半個小時的時間,換句話說就是,它的速度要大于故事中的人的速度?!?/p>
“一幅并不復(fù)雜的圖,卻隱藏著很多的玄機。這里有一個很容易理解的規(guī)則,掌握了這個規(guī)則就可以順利走出迷宮了?!?/p>
“這個規(guī)則是什么?。俊?/p>
“順著右手邊的迷宮墻壁走,或者左手邊的也可以,在你走出來之前,你必須要做到這一點?!?/p>
“這樣就可以了?”
“你可以運用這個規(guī)則親自走一遍,就像你在迷宮里一樣。”按照上面所說的規(guī)則,我讓我的火柴棍走了一遍,這次我很快就從入口走到中心,又從中心走到了出口。
“太令人興奮了!”
“這個方法并不是很好啊?!备绺绮恍嫉卣f。
“對于簡單的很好,至少可以讓人正常地走出去,但是如果真的要走完全程就不是很好了?!?/p>
“我把迷宮里所有的路都走完了啊?!?/p>
“有一條路你是沒走過的,如果你已經(jīng)把你走過的路都畫線標出的話?!?/p>
“哪一條路沒有走呢?”
“你看,我已經(jīng)用星號在圖上給你標出來了(圖13)。就是我畫的這個你沒有走過。這個規(guī)則在別的迷宮里可以帶你走過很長一段路,在這里,光靠這一點還不足以讓你順利地走出整個迷宮。”
“除了這個迷宮還有別的嗎?這么說這樣的迷宮有很多了?”
“是的?!?/p>

圖13
人們都想在普通的花園和公園里建迷宮,你還可以在露天的植物籬笆墻間到處躲藏,特別好玩。古代的迷宮就與現(xiàn)代的不同了,他們把迷宮建在寬闊的建筑物里或者地下。當然他們的出發(fā)點也是不同的,古代的迷宮主要是把人關(guān)起來放到這里,讓他們在由回廊、過道、廳堂巧妙構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)里毫無希望地一直走下去,直至最后餓死在里面。這樣的迷宮在世界上有很多,克里特島上的神奇迷宮就是一個,傳說這個迷宮是古代的米諾斯王下令建的。這個迷宮的通道非常亂,建造迷宮的代德羅斯好像也無法找到它的出口。為此,羅馬的詩人奧維基曾這樣描寫這個迷宮:
建筑天才代德羅斯,
建了一座偉大的建筑,
建筑物的屋頂和隔墻很密實,
除了彎彎曲曲的走廊,什么也沒有,
但是就是這樣一條條通向四面八方的走廊,卻迷惑著很多渴求的目光。
寫完上一段詩以后,他還補充道:
代德羅斯所建的每一條路,
就連他自己也找不到出去的路。
“古代還有一些別的迷宮,這些迷宮有著很特別的意義,那就是用來保護王陵,防止盜墓者的偷盜行為。大多數(shù)情況下,陵墓會放置在迷宮的中心位置,簡單地說就是迷宮的中心,這樣即使有盜墓者,他們進得來也很少有走出去的?!?/p>
“盜墓的人為什么不按照你講的走迷宮的規(guī)則走呢?”
“原因一,古代的人很少有人知道這個規(guī)則;原因二,即使有了這條規(guī)則,也不適用于所有的迷宮。如此設(shè)置迷宮,可以將珍貴的財寶放在采用這個規(guī)則走剛好無法發(fā)現(xiàn)的位置?!?/p>
“那么能建一個完全走不出去的迷宮嗎?當然,現(xiàn)在的迷宮建筑,誰用了你的規(guī)則都可以走出去的。如果一個人進去無論怎樣都出不來呢?”
“在古代人的眼中,只要迷宮的路有迷惑性,那么盜墓者就是不可能走出迷宮的,但是事實上并不是這樣的。我們可以用數(shù)學概率來說明,因為建一個沒出口的迷宮是不可能完成的任務(wù)。所有的迷宮不但都能找到出口,而且絕對可以一條路不錯過,將所有的僻路小巷走完,然后成功走出迷宮。但是當你準備走迷宮的時候你需要遵守嚴格的規(guī)則,應(yīng)該有足夠的預(yù)防措施。大約200年前,在法國有一個植物學家名叫圖爾聶佛爾,他去過克里特島上的一個巖洞。這個巖洞有一個傳說,由于它擁有無數(shù)的通道,因此它成了一個沒有出口的迷宮。這個島上有好幾個這樣的巖洞,也許,這些巖洞是在米諾斯王迷宮傳說的那個時期建造的。那么法國植物學家是怎樣做到不迷路的呢?他的同行者數(shù)學家柳卡是這樣解釋的?!?/p>
哥哥又從書架上拿出一本《數(shù)學娛樂》的書,讓我閱讀。文章內(nèi)容如下:
“我與同行者沿著地下長廊網(wǎng)艱難地走了很長一段時間后,我們又來到了一個很長很寬的回廊,這條回廊通向迷宮深處的一個寬闊的大廳。”圖爾聶佛爾說,“我們兩個人沿著這個長廊走了1460步,我們就一直向前走著。然而從這個長廊的兩邊又冒出了很多其他的走廊,此時,如果我們不采取相關(guān)的預(yù)防措施,肯定會迷路的。因為我們必須走出去,所以我們小心記錄了回來的路?!?/p>
“在我們進去前,我們在洞口安排了一個人,并且告訴這個人,如果我們在天黑前沒有出來,他就去找附近的人來解救我們。不但如此,我們每個人都拿了一個火把。除了前面兩項,我們在所有我們認為難找的拐彎處,都在靠右的墻壁上貼上了標號的紙條。最后一步,其中一個向?qū)Э坑疫叿乓皇诖汤睿硪粋€向?qū)Т永锩嫜b了很多碎草,于是他走到哪兒就一路撒到哪兒。”
“這些措施都非常瑣碎,”哥哥讀完這個部分的時候?qū)ξ艺f,“也許在你的眼里這不算什么。但是在圖爾聶佛爾的時代,這些措施是必須采取的,因為那時候沒人知道有關(guān)迷宮的真實情況,也沒有人研究過要怎么走。關(guān)于一些走出來的規(guī)則是現(xiàn)代人研究出來的,相比之下,我們能夠更順利地走出來,但他們的做法與法國植物學家的預(yù)防措施相比,也還算可靠的。”
“對于這些規(guī)則你知道多少?”
“事實上,這些規(guī)則并不復(fù)雜。第一條規(guī)則就是:進入迷宮后你可以沿著任何一條路走,只要你沒有走到死胡同或者走到十字路口。如果你走到了死胡同,立刻返回,在死胡同出口旁邊放兩顆石頭說明你需要走兩次走廊。如果走到了十字路口,你就可以大膽地沿著任何一條路走下去,但是每次走的時候你要用石頭標出你來過的路線和繼續(xù)往下走的路線。當你做到這些的時候,你就做到了第一條規(guī)則。第二條規(guī)則:如果你沿著新走廊走到一個你以前來過的十字路口,那么在走廊盡頭放置兩顆石頭,你需要馬上調(diào)頭。第三條規(guī)則:沿著走廊走的時候,包括走過一次的走廊,來到已經(jīng)來過的十字路口,就必須用第二顆石頭標注,然后選擇一條你之前沒有走過的走廊。如果是沒有這樣的走廊,就選擇走過一次的走廊,路口只有一顆石頭的走廊可以證明只走過一次。只要你按照這三條規(guī)則走,你可以把迷宮里的走廊走兩遍,不會漏掉任何一條僻路小巷,并且可以順利地走出迷宮。我有幾張迷宮的圖(如圖14、15、16),你可以嘗試著走走。以后,你就不會被在迷宮里迷路的危險嚇到。如果你感興趣,你可以把類似的迷宮都走完,包括法國植物學家走的那個,你也可以嘗試一下。”

圖14

圖15

圖16