有一个正方形的房间，房间的四壁都是镜子。房间里有一个天使和一个恶魔。假设房间是一个单位正方形 [0, 1] × [0, 1] ，那么天使和恶魔便是这个正方形内的两个点 (a, b) 和 (c, d) 。恶魔想要在原地发射致命激光杀死天使（激光可以无限地在镜子间反射）。天使可以根据恶魔的位置，预先在房间里放置一些守卫为自己挡住激光（守卫实际上也是一个个点）。当然，天使可以在自己周围密密麻麻地放一圈守卫，围成一个封闭的圆形，从而让恶魔不管朝什么方向发射激光，最终都无法击中天使。我们的问题是，能把守卫的数量减少到可数个点吗？能把守卫的数量减少到有限个点吗？
这是一个非常经典的问题，我已经见过不止一次了。它可以重新叙述为很多更有趣的实际问题。去年的这个时候，网友 Spark 发来邮件，分享了他在看台球比赛时想到的一个问题：最少需要摆放多少个球，才能挡住白球到目标球的所有可能的路线，迫使对手犯规？如果我们把台球也抽象成一个一个的点，问题就和前面提到的情况一样了。
今天，我终于看到了这个问题的答案，颇为激动，在此和大家分享。
这是我前几天看到的一个视频。毫无疑问，它是我所见过的各种生命游戏构造中最神奇的一个：
在 LifeWiki 中有一个词条详细介绍了这个构造：它叫做 OTCA metapixel ，是由 Brice Due 在 2005 至 2006 年间构造的。其中，每一个 metapixel 的大小为 2048 × 2048 ，周期为 35328 。
视频出处：http://www.youtube.com/watch?v=QtJ77qsLrpw
查看更多：http://www.reddit.com/r/math/comments/lutec/l_i_f_e_c_e_p_t_i_o_n_or_how_to_simulate_the/
如果你喜欢生命游戏，不要错过之前我们介绍过的史上最大的生命游戏构造—— Caterpillar 飞船
数学之美不但体现在漂亮的结论和精妙的证明上，那些尚未解决的数学问题也有让人神魂颠倒的魅力。和 Goldbach 猜想、 Riemann 假设不同，有些悬而未解的问题趣味性很强，“数学性”非常弱，乍看上去并没有触及深刻的数学理论，似乎是一道可以被瞬间秒杀的数学趣题，让数学爱好者们“不找到一个巧解就不爽”；但令人称奇的是，它们的困难程度却不亚于那些著名的数学猜想，这或许比各个领域中艰深的数学难题更折磨人吧。
今年年初时，我曾经写过一篇名为 千万别学数学：最折磨人的数学未解之谜 的文章，选取并翻译了 Mathematical Puzzles 一书中提到的未解数学谜题。不过，毕竟 Mathematical Puzzles 一书容量有限，没法把所有折磨人的数学猜想都收录进来。后来，我慢慢收集了更多漂亮的数学猜想，今天又见到 MathOverflow 的这个问题，足以凑成一篇新的文章了。于是写下来，和大家一同分享。
今天听说了 Conway's Soldiers ，这是 Conway 大牛在 1961 年提出的一个数学谜题（似乎 Conway 的出镜率也太高了），我觉得非常有意思，在这里跟大家介绍一下。内容基本上来自于 Wikipedia 的相关页面。
假设有一个无限大的棋盘。棋盘上可以放置一些象征着士兵的棋子。一个棋子可以跳过并吃掉和它相邻的一枚棋子（就像孔明棋一样）。这是棋子的唯一一种移动方式。现在，在某个位置画一条无限长的水平线，你需要在水平线下面放置足够多的棋子，使得它们前仆后继地往水平线上方跳，最终能够跳到水平线以上 n 个单位的位置。
如图所示，当 n = 1 时，两个棋子就够了。当 n = 2 时，我们需要 4 个棋子。当 n = 3 时，最少需要 8 个棋子。
这道题的答案有几个字母？答案：four。
有趣的是，这是唯一的答案。如果令函数 f(n) 表示非负整数 n 的英文表达中有多少个字母（不算空格和短横线）， n=4 是该函数的唯一不动点。
n 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, …
f(n) 4, 3, 3, 5, 4, 4, 3, 5, 5, 4, 3, …
事实上， @IanMathmogician 发现了一个更有趣的“数学冷知识”：任取一个 0 到 100 之间的整数 n ，算出这个数的英文表达中的字符个数，再算出所得结果的英文表达的字符数，并这样一直迭代下去，最后总会得到数字 4 。我用 Mathematica 做了一张图片，可以让大家直观地看到，这真的可以说是条条大路通向数字 4 啊。
数学猜想并不总是对的，错误的数学猜想不占少数。关键在于，有时反例太大，找出反例实在是太困难了。这篇日志收集了很多“大反例”的例子，里面提到的规律看上去非常诱人，要试到相当大的数时才会出现第一个反例。
千万不要迷信规律
圆上有 n 个点，两两之间连线后，最多可以把整个圆分成多少块？
上图显示的就是 n 分别为 2 、 3 、 4 的情况。可以看到，圆分别被划分成了 2 块、 4 块、 8 块。规律似乎非常明显：圆周上每多一个点，划分出来的区域数就会翻一倍。
曾经想过要写一篇科幻小说，讲一种生活在空壳星球内表面的文明，如何发现自己的星球是圆的，如何成功地环游世界一周，又如何发现自己其实是在星球的内表面。今天我长出了一口气，幸好当初没写这样的文章，不然就闹笑话了。今天我才知道，空壳星球内部的人是不能居住在星球的内表面的，因为空壳星球内的任意一点都没有重力。
这其实并不难理解。虽然脚下的土地离你更近，产生的重力作用更显著，但可惜这部分土地并不多。星球的更多部分将会位于你的头上，但可惜它们又离你太远了，影响也不会太大。近的部分太小，大的部分又太远，这两者很可能是一种平衡的状态。
今天看到一个有趣的证明，来源在这里。
Cantor 集是一个简单而又神奇的分形图形。把 [0, 1] 三等分，挖去中间那一段（即挖去 (1/3, 2/3) ），然后把剩下两段也都分别进行三等分，并挖去各自中间的一段。这样无限地进行下去，最后得到的极限点集就是 Cantor 集了（上面那张图不是分割线，是 Cantor 集的一个示意图）。我们通常把 Cantor 集记作 C 。Cantor 集具有很多神奇的性质：它的 Lebesgue 测度为 0，但它却包含有不可数个点；它里面的每个点都不是孤点，但它却又是无处稠密的。你可以在这里看到一些具体的分析。
Cantor 集还有很多其他的性质。若 A 、 B 是两个集合，定义 A + B = {a + b | a ∈ A 并且 b ∈ B} ，也就是 A 中的某个元素与 B 中的某个元素相加可能得到的所有结果。下面我们将证明，C + C = [0, 2]。
Matrix67 |
2011-12-14 0:20 | 
