用一把勺子挖地道越獄,需要多長時間?
跑多快才能瞬間減掉5千克的脂肪?”
淋浴不超過多長時間才能比泡澡更環保?
一片藥片需要含有多少個分子才能治病?
“新視野號”探測計劃和紐約地鐵,哪一個更貴呢?
你遇見靈魂伴侶的機會有多大?
一只猴子需要多長時間才能錄入完莎士比亞全集?
你需要跑多快才能跳到和地球自轉相同的軌道上去?
橡皮筋拉多長才能彈到月亮上?
……
這些大膽有趣、看似不可能回答的問題,將在《超級思維:用理工科思維推算世界》中被一一解答。
亞倫•桑托斯以量化大師、著名物理學家恩利克 費米的取近似值法為基礎,從費米的經典推算案例“芝加哥有多少位鋼琴調音師?”開始,通過回答七十個腦洞大開的問題,在《超級思維:用理工科思維推算世界》中逐步展示了一種超級思維:你所掌握的 推算=你想知道的!
掌握了《超級思維:用理工科思維推算世界》中的這種思維方式,通過簡單的數學運算,你就能對任何事物(不論大小),尤其是從任何方面都無法直接或間接量化的事物進行推算。
在大數據時代,面對龐雜的信息和充滿無限可能的未來,一個合乎邏輯且理性的思考過程比最終的答案更受人重視。
據說,谷歌公司有一道常用面試題:“芝加哥有多少位鋼琴調音師?”
乍一看,是不是覺得無從入手?不去查找芝加哥當地的黃頁,就無法回答?
在我們的生活中,像“芝加哥有多少位鋼琴調音師?”這樣無法直接或間接量化的問題,是可以從已知入手,通過簡單的推算來得到答案的。在《超級思維:用理工科思維推算世界》這本趣味數學推理書中,麻省理工學院的高才生、密歇根大學的博士后研究員亞倫•桑托斯就詳細演示了一種超級思維:你所掌握的 推算=你想知道的!
亞倫•桑托斯超級思維的基礎是以量化大師、著名物理學家恩利克 費米命名的費米法。
當枚原子彈爆炸,其他科學家對量化爆炸當量的儀器進行后校正時,恩利克 費米就展示了他的推算技巧。他把一張紙撕成碎片。當波沖擊波沖過營帳時,他把碎紙屑慢慢撒向空中,觀察它們在沖擊波的沖擊下能飄多遠,遠的碎片承受的就是波的壓力峰值。費米據此得出結論,爆炸當量應該大于10 000 噸。這與人們根據儀器的讀數做了大量分析,計算的終結果相差不多。“芝加哥有多少位鋼琴調音師?”也是恩利克 費米的經典推算范例。
在《超級思維》中,亞倫•桑托斯在費米法的基礎上,通過推算,回答了70個腦洞大開、看似不可能回答的問題,比如,“步行到月球需要多長時間?”“橡皮筋拉多長才能彈到月亮上?”“冷凍并儲存大氣中過量的二氧化碳需要多大空間?”“在西雅圖上空建造一把巨型雨傘,總共需要多少錢?”甚至“此時此刻,有多少人正在發生性關系”,等等。與這些問題相比,“芝加哥有多少位鋼琴調音師?”只是一個小引子,小菜一碟,是難度系數并不高的題。
問題大膽古怪有趣,具有想象力,而回答是“一本正經”地用理科知識來解答。這正是現在大受歡迎的趣味科普讀物的特點。科普暢銷書《那些古怪又讓人憂心的問題what if?》是其中的典型。《超級思維》也是如此,不同的是,它的問題集中在數學方面。
超級思維》的答題方法簡單到令人吃驚,而答案也大大出人意料。看到答案,我們常常會莞爾一笑,因為未經推算之前,我們的誤會是多么深。比如,當我們了解到需要17萬頭狼同時打噴嚏,并形成細細的一道氣流才能把小豬的房子吹倒,我們就能知道童話故事的夸張力度是多么大。當我們知道需要舔化51千克的冰才能減掉1磅的脂肪,我們就能明白,所謂24小時到晚添冰塊就可以減肥,真的只是傳言而已,當不得真。
英國物理學家開爾文勛爵說:“當你能夠量化你談論的事物,并且能用數字描述它時,你對它就確實有了深入了解。但如果你不能用數字描述,那么你的頭腦根本就沒有躍升到科學思考的狀態。”
超級思維》中的推算,不僅僅是一種數學游戲。經常推算,可以提高我們對極大數字(或極小數字)的理解能力,快速地形成“數值地標”,提高我們的數值計算能力。
推算還能提高邏輯思考能力,這是大數據時代重要的能力。掌握了“超級思維”這種思維方式,面對一個問題時,就會啟動大腦思考:需要先把問題分成哪些部分?哪些是已知的?如何通過已知推算出未知?
這也是為什么“芝加哥有多少位鋼琴調音師”“帝國大廈有多重”會成為谷歌面試題的原因:一名員工能否用自己的思考解決一個問題。谷歌希望看到一個合邏輯且理性的解決路徑,答案并非重點。
無論是決定是否進入某個市場,或是是否建立復雜的導彈防御系統,還是簡單的過馬路,我們每個人都是片刻不停地做決定,在估算和推算。當你需要開展可行性測試,預估成功概率時,你都可以試試“超級思維”的方法,看看它的“威力”。
當然,這本書也非常適合初高中生用于數學訓練,挑戰自己,使自己更聰明。
亞倫 桑托斯(Aaron Santos),2001年畢業于麻省理工學院,獲物理學學士學位,后來在波士頓大學獲得物理學博士學位。現居密歇根,是密歇根州立大學的博士后研究員。他業余時間鐘情于計算《How many licks?》里的數字謎題。
1. 芝加哥有多少位鋼琴調音師? 2
2. 全世界有多少人? 7
3. 人類占到了地球總重量的百分之幾? 11
4. 全美國人民的鞋帶連在一起可以繞美國本土多少圈? 14
5. 要負重一個人,需要多少只螞蟻? 17
6. 淋浴不超過多長時間才能比泡澡更環保? 20
7. 1摩爾甜甜圈的體積占地球的幾分之幾? 23
8. 一個人一生中要走多少英里? 27
9. 人的腦袋上總共有多少根頭發? 30
10. 終其一生一個人的手指甲可以長多長? 33
11. 要讀遍圖書館里所有的書,需要花費多長時間? 35
12. 全世界的人都來參加的鄉村別墅招待會,需要多大的
別墅? 37
13. 一個人的頭發可以長多長? 39
14. “新視野號”探測計劃和紐約地鐵,哪一個更貴呢? 42
15. 阿波羅計劃用掉的硬幣摞起來有多高? 46
16. 開車去太陽會花費多長時間? 48
17. 阿姆斯特朗的月球之旅能為他賺到價值多少的常旅客
里程? 51
18. 此時此刻,有多少人正在發生性關系? 54
19. 此時此刻,有多少人正在經歷? 57
20. 每天會有多少孩子出生? 60
21. 每年圣誕節要破壞掉多大面積的森林? 63
22. 人體內的全部DNA總共有多長? 66
23. 哈佛大橋的長度是多少個蓋迪爾的身高總和?多少個
波爾的身高總和? 69
24. 鐵錘漢克的長球和全壘打小跑的總距離是多少英里? 73
25. 一支筆可以畫多長的線? 77
26. 美國什么時候才能和中國接壤? 80
27. 需要多少枚硬幣才能把許愿井填滿? 82
28. 你遇見靈魂伴侶的概率有多大? 85
29. 填滿總統辦公室所需的硬幣和總統的實際薪水,哪一個
更多? 88
30. 用包裝紙包裹自由女神像需要花費多少錢? 91
31. 一只猴子需要多長時間才能錄入完莎士比亞全集? 94
32. 吃掉巨無霸棉花糖需要多長時間? 98
33. 蜘蛛俠每天需要吃多少才能產出相同數量的蜘蛛絲? 102
34. 多大的太陽能電池板才能為全美國供電? 105
35. 將全美的高速公路鋪滿太陽能電池板,能否提供全美國
所需的電能? 109
36. 如果整個北美地區依靠太陽能發電,發電系統總共
需要多少錢? 111
37. 要舔到愛心棒棒糖的甜芯,總共需要舔多少口? 113
38. 全世界的兒童手牽著手站成一排,可以繞地球多少圈? 116
39. 制作《辛普森一家》耗費的膠片總計有多長? 119
40. 如果用波士頓港口泡茶,需要多少克茶葉才能泡出好茶? 122
41. 國際象棋棋盤上的一個空格能裝多少大米? 125
42. 所有的網頁都打印出來會有多厚? 128
43. 在西雅圖上空建造一把巨型雨傘,總共需要多少錢? 131
44. 步行到月球需要多長時間? 134
45. 地球比平底鍋還要平? 137
46. 多少年以后,地球才會被墳墓占領? 140
47. 如何把你裝進CD里? 143
48. 只吃拉面,一年要花多少錢? 146
49. 一個人能舉起多高的樓房? 149
50. 漢堡和原子彈,誰含有的熱量更大? 153
51. 你最愛的T恤要洗多少次才會全部變成線頭? 156
52. 如何哭出一條河來? 159
53. 我們需要做多少次彌撒才能吃完“耶穌”? 161
54. 博學家科拜爾的職業生涯中能夠揭發多少位嘉賓? 165
55. 多少只大灰狼才能吹倒三只小豬的房子? 168
56. 用一把勺子挖地道越獄,需要多長時間? 171
57. 減掉1磅脂肪需要舔多少冰? 175
58. 朱莉和皮特能夠相互吸引嗎? 177
59. 一片藥片需要含有多少個分子才能治病? 181
60. 跑多快才能瞬間減掉5千克的脂肪? 184
61. 月亮和助產士,哪一個對新生兒產生的潮汐力更大? 187
62. 冷凍并儲存大氣中過量的二氧化碳需要多大空間? 191
63. 環法車手在騎車過程中能發多少度電? 194
64. 你需要跑多快才能跳到和地球自轉相同的軌道上去? 198
65. 如何利用時間膨脹效應讓你長生不老? 201
66. 橡皮筋拉多長才能彈到月亮上? 204
67. 高爾夫球手老虎伍茲在月球和太陽上能把高爾夫球
擊出多遠? 208
68. 情人節當天雕刻金銀珠寶損耗的金子價值多少? 211
69. 隆胸和造電腦,哪一個消耗的硅更多? 214
70. 多少個氦氣球才能把一個人懸浮在空中? 218
1.多少只大灰狼才能吹倒三只小豬的房子?
童話故事通常使用夸張的手法和夸大的敘述。考慮一下追趕三只小豬的那頭大灰狼吧。如果想把小豬的房子吹倒,總共需要多少頭狼一起張開大嘴、嘶聲嚎叫呢?
問自己]
1)我們知道,颶風可以把房子吹倒。那么,颶風的風速是多少呢?
2)房子的墻面面積是多少?
3)颶風擊中墻面的空氣流速是多大?
4)狼在嚎叫時噴出的氣流速度是多少?
5)狼張開嘴巴的面積是多大?
有益提示]
5級颶風每秒鐘的風速是70米。可以想象一下,等量的風量才能把房子吹倒,也就是說,你需要等量的風,按照70米/秒的速度吹過才行。
三層的房子高約10米,寬度也基本相同,因此,房子墻面的面積就是10米×10米=100平方米。
用風速乘以房子的橫斷面就可以計算出風流量。根據上述的5級颶風的相關數據,空氣擊中墻面的風流量應該是7.0×103立方米/秒。也就是說,狼群也需要同樣的風流量才能把房子吹倒。
如果狼群按照與人類打噴嚏時的噴氣速度來吹倒房子的話,從它們的嘴巴里噴出的氣流的速度應該是45米/秒。
狼的體形大小與狗相仿,因此它們張開的嘴巴的面積也和狗相仿。一條大型犬張開嘴巴的面積約為3厘米×3厘米=9平方厘米=9.0×10-4平方米。
設計公式]
1)用狼打噴嚏時的氣流速度(45米/秒),乘以狼張開嘴巴的面積(9.0×10-4平方米),就可以計算出一頭狼嚎叫時的風流量。
2)用5級颶風的風流量(7.0×103立方米/秒)除以這個結果,就可以計算出需要多少頭狼才能噴出與5級颶風擊中房屋時等量的風流量:
__________(5級颶風的風流量)___________
(狼打噴嚏時的風速)×(狼張開的嘴巴的面積)
煩心數學題]
_____(7.0×103立方米/秒)_________
(45米/秒)×(9.0×10-4平方米/頭狼) ≈1.7×105頭狼
答案]
按照這種噴氣的速度,我們總共需要17萬頭狼同時打噴嚏,并形成細細的一道氣流才能把小豬的房子吹倒。
2.步行到月球需要多長時間?
為什么不建造一個巨型的階梯直通月球呢?我們先不考慮那些顯而易見的技術難題——比如,太空中空氣稀薄、我們需要讓梯子能夠和月球運動保持同軌道運行,等等。我們只需考慮一個令人感到氣餒的問題,那就是在有限的時間內,有沒有人能夠走完這段階梯。一路走到月球上,總共需要多長時間?
問自己]
1)地球距月球多遠?
2)每個階梯有多高?
3)人在1秒鐘之內可以上幾個臺階?
有益提示]
根據維基百科的數據,我們知道地球到月球的距離是3.8×108米。
在階梯上,1米的距離要分為3個臺階,即每個臺階的高度是1/3米,也就是0.33米。
有些人爬臺階比較快,而有些人則比較慢,但通常情況下每秒鐘爬2個臺階比較常見。
設計公式]
1)用地球到月球之間的距離(3.8×108米),除以每攀爬1個臺階所升的高度(0.33米/臺階),就可以計算出從地球到達月球所需臺階的總數。
2)用這個數除以每秒鐘攀爬的臺階數(2臺階/秒),就可以計算出到達月球所需的時間:
_______(地球到月球之間的距離)_________
(臺階的高度)×(每秒鐘攀爬的臺階數)
煩心數學題]
__________(3.8×108米)__
(0.33米/臺階)×(2臺階/秒)≈5.8×108秒
答案]
如果你既不減速,也不休息,通過臺階從地球爬到月球上總共需要5.8×108秒,也就是差不多18年。
3.一片藥片需要含有多少個分子才能治病?
無論是吃泰諾、阿莫西林還是偉哥,你可能都曾思考過這樣一個問題:這些藥是怎么知道自己該去哪里的呢?泰諾會直接抵達頭疼的地方嗎?阿莫西林會立刻就找到鏈球菌嗎?偉哥——我不說了!藥物真的知道自己該到哪里去嗎?還是藥片中含有足夠的分子可以輕而易舉地行遍全身?要讓身體的每個細胞都接收到藥物分子,一片藥片需要含有多少個分子?
問自己]
1)1個藥物分子有多重?
2)1片藥片有多重?
3)人體中有多少個細胞?
有益提示]
藥物分子通常是由一串碳原子、氧原子和氫原子加上其他一些元素隨機混合而成的。以阿司匹林為例,它的化學方程式是C9H8O4。這個方程式表明在1個阿司匹林藥物分子當中含有9個碳原子、8個氫原子和4個氧原子。化學元素周期表中以“克/摩爾”的方式列出了每一種元素的重量,“摩爾”這個概念我們已經在第7個問題中討論過了。要計算阿司匹林藥物分子的重量,要用9乘以碳原子的重量,加上8乘以氫原子的重量,再加上4乘以氧原子的重量。我們可以計算出阿司匹林藥物分子的重量是180克/摩爾。
拿1瓶拜耳的阿司匹林過來,你就會看到藥片的通常劑量是325毫克,即0.325克。
根據第7個問題,我們知道1摩爾就是類似于1打(12個)一樣的數字表達方式,1摩爾等于6.022×1023個。阿司匹林藥物分子的重量,就是1摩爾阿司匹林藥物分子重180克,換句話說,180克的阿司匹林藥物分子中含有6.022×1023個分子。
在第22個問題中,我們了解到人體中共有1.0×1013個細胞。
設計公式]
1)用藥片的劑量(0.325克)除以每摩爾分子的重量(180克/6.022×1023個),就可以計算出每片阿司匹林藥片含有多少個分子。
2)用這個數字除以人體細胞的數量(1.0×1013個),就可以計算出每個細胞能夠接收的藥物分子的數量:
__________(藥片劑量)____________
(細胞的數量)×(每摩爾分子的重量)
煩心數學題]
______________(0.325克)___________
1.0×1013個)×(180克/6.022×1023個) ≈1.1×108
答案]
人體的每個細胞都能接收到1.1億個藥物分子。如果藥片中的藥物分子能夠均勻分布,它們根本不需要方向指引。
4. 隆胸和造電腦,哪一個消耗的硅更多?
在過去的20年間,硅在兩大行業中得到了極其廣泛的應用:電腦和隆胸。無論是以集成硅片的形式促進我們以前所未有的速度進行網上沖浪,還是以外科手術移植的方式使一個人的——呃——“事業(線)”大增,總之,以硅為基本原料的物質都在越來越多地吸引著我們的注意力。在美國,每年用于制造電腦的硅比隆胸所用的硅更多嗎?
問自己]
1)隆胸的女性的比例有多大?
2)隆1個乳房需要用多少硅?
3)1張電腦芯片要用多少硅?
4)每年制造多少臺電腦?
有益提示]
在美國,有大約1.5億名女性,也就是3億個乳房。我們假設今年有1/1000的女性會隆胸,那就是15萬人,共計30萬個乳房需要移植硅膠。
隆胸所用的材料硅膠,是結構穩定的、由硅元素和氧元素構成的高分子膠化聚合物,能夠直接移植到人體的胸部。在重量上,硅占到了硅膠的35%。隆1個乳房所用的硅膠約為0.5千克,也就是說隆1個乳房大約需要0.18千克的硅。
一臺電腦所使用的硅片,其面積約為8平方厘米,厚度約為0.2厘米,而其密度是2330千克/立方米,即2.33克/立方厘米,這就意味著每臺電腦所用的硅是3.7克,即3.7×10-3千克。
電腦的更新換代非常頻繁,通常不足10年。如果大家每10年更換一次電腦,那就意味著今年會有10%的美國人(3000萬人)可能會購買新的電腦。
設計公式]
1)用電腦的數量(3.0×107臺)乘以每臺電腦所耗費的硅(3.7×10-3千克/臺),就可以計算出全部電腦芯片所用的硅的總量。
2)同理,用需要隆胸的乳房的數量(3.0×105個)乘以隆1個乳房所耗費的硅(0.18千克/個),就可以計算出全部隆胸手術所需的硅的總量:
(電腦的數量)×(每臺電腦所消耗的硅)
以及
(隆胸的數量)×(每個乳房所消耗的硅)
煩心數學題]
電腦:
(3.0×107臺)×(3.7×10-3千克/臺)≈1.1×105千克
隆胸:
(3.0×105個)×(0.18千克/個)≈5.4×104千克
每年耗費在隆胸方面的硅大約是500000千克,而耗費在電腦上的則是1000000千克。考慮到這些數據在數量級的層面上還是比較的,因此這個數字和現實數字應該是不相上下的。
這個是在新華書店看到的,記下來之后還是決定在當當買!比較劃算
不錯的書籍,化繁為簡,將不確定的現象用靠譜的算法推演出來,開闊思維,有趣
這本書的目的就是為了鍛煉思維,讓思維變得靈活。
外貿必備兩本,雞蛋封面的情商那本真的非常推薦
挺不錯的,當當網值得購買正版書籍
剛拿到書拆開,前面的部分像狗啃的一樣,好難看,我在當當買書超過5年,這本是唯一一本這么糟糕的,里面還搞了一個合格證,無語。懶得退貨了,不過這個買書體驗真的很糟糕。
很好很滿意很好很滿意很好很滿意
很有意思的一本書~
好書慢慢讀慢慢讀好書
大腦做做體操,很簡單的計算和很流暢的思維
可以可以可以
非常好的書
小孩超喜歡,我亦經常拿來看
好書、非常感謝!
可以,可以可以
看了這本書讓我深刻了解老外數學有多差,書中那些用錯的單位且不說就當印刷問題,計算簡直幼稚到家,小學數學水平,不超過二年級那種。
內容很一般,就是羅列推算的過程,沒有什么新意
翻了幾篇,有點無聊啊,什么某一時刻全世界做愛的人有幾個,算法也很低級
很好很有趣的一本書,趣味科普,推薦入手,好評好評好評好評好評好評好評好評好評好評好評好評
提供一種分析解決問題的思路,幫助增強直觀判斷能力。總體還不錯。
沒什么東西,一些簡單的小學計算題吧,但是我們平時應該主動利用一些數學計算,記住這句話,這本書就算讀了
很漂亮的一本小書,內文的紙很舒服。“漲姿勢”了,有很多有趣的小知識,沒想到老家的影壁墻、九龍壁也和屏風有關系,有談資了。
點子很有趣,的確給人很多啟發,如果你細心一點,也許自己也能提出問題自行解決呢
這是一本好書,希望大家有機會買這本有趣的科普書籍來閱讀,相信大家一定會獲得很多的知識收益。
這本書買之前從網上看了一些篇章,感覺內容很新穎獨特有趣,果斷買下,量化后的事物經過一對比,觀點獨特,值得閱讀
本書的兩個關鍵詞,一是“推算”,二是“好奇心”。不得不承認,有人戲謔地質疑你的好奇心時,沒法說好奇心能給你帶來什么,比如漲工資、跟漂亮的姑娘交往等等,但它會讓我覺得這個世界遠比我以為的有趣,有無邊際的想象空間,會讓我想了解更多事情,會讓思考這件事變得更意思。忍不住想的是,倘若小時候的我提問的時候,遇到的是這本書的作者,現在眼中的世界該是又有多么不同。
不錯的書,有意思,孩子也能看。對思維方式有一定幫助
非常有趣,鍛煉推算能力和邏輯思考能力的一本書。
很有理科男思維,理科男看世界有一個不一樣的角度
書中“超級思維”的基礎是以著名物理學家費米命名的費米推算法。這種化繁為簡,從少量不完整信息中做出靠譜估算的方法,是一種超級思維,也是更常用更持久的智慧。
一本既有可讀性又有實用性的書。數學的魅力就在于數學思維吧,相對于最后的答案來說,解題的過程更重要。在大數據時代,數學變得至關重要,而生活中的種種問題又不會總有一個精準的答案,學會取近似值就變得很重要。這本書的問題看似無厘頭、好玩卻沒什么實際意義,但作者的真正目的正是通過這些豐富有趣的問題,教給你一種簡單實用的理論,讓你既鍛煉了思維,又增加了腦洞,可以說是寓教于樂吧。