大家知道,小水滴在高空中受到上升气流的推力,在云层中忽上忽下,越积越大并形成冰,最后突然落下来,变成冰雹。“冰雹猜想”就有这样的意思,它算来算去,数字上上下下,最后一下子像冰雹似的掉下来,变成一个数字 1。
这个数学猜想的通俗说法是这样的:任意一个自然数 N,如果它是偶数,就将 N 变为 N÷2;如果它是奇数,就将 N 变为 N × 3+1。对任意的一个自然数不断地做此类操作,是否经过有限次操作使得 N =1?
你不妨任意挑选个数来试一试。若 N =9,则它的变化过程如下:
9 → 28 → 14 → 7 → 22 → 11 → 34 → 17 → 52 → 26 → 13 → 40 → 20 → 10 → 5 → 16 → 8 → 4 → 2 → 1,共需 19 次操作(路径长度)。
有一点更值得注意,假如 N 是 2的正整数次方,则不论这个数字多么庞大,它将“一落千丈”,很快地跌落到 1(要 log N 次)。例如:
若 N =65536,则有:65536 → 32768 → 16384 → 8192 → 4096 → 2048 → 1024 → 512 → 256 → 128 → 64 → 32 → 16 → 8 → 4 → 2 → 1。
你看,它的路径长度为 16,比 9 的还要小一些,冰雹猜想好像很难找规律。英国剑桥大学教授 John Conway 发现了“强悍”的 27,它在冰雹猜想的过程中需要经过 77 步到达顶峰值 9232(原数的 342 倍多),随后经过 34 步才能得到 1,总共是 111 步,真是一个惊人的过程!
我们说“1”是变化的最终结果,其实不过是一种方便的说法。严格地说,N 最后进入了“1 → 4 → 2 → 1”的循环圈。
THE END