- 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》。”
“這個故事我記得,寫得非常有趣!你讀了多少?”
“現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。”
“聽你的介紹,感覺故事很有趣!你也讀給我聽聽吧。”
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。他曾經去過那里一次。卡利斯在圖上研究過這個迷宮,他感覺迷宮的設置其實非常簡單,他認為這樣一個地方不值得花錢買票來看。卡利斯曾帶自己的一個親戚去過那里。
“你想去嗎?如果你想去我們也可以去。”卡利斯說,“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,就可以了。我們大約10分鐘就可以走出來。”
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。卡利斯也同意他們跟著自己一起走,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。卡利斯一直往右轉,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啊!”卡利斯感嘆道。
“似乎是這樣的。”親戚很無力地回答。“我們已經走了兩英里(1英里≈1.609千米)了,感到很累啊。”
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。”一個同行者指出,“但是有用的前提是我們能夠知道自己在哪兒。”
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,因為大家已經很疲倦了。但他提出的返回出發點,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,怎么也不肯繼續了。因為無論他們怎么走,最終都會回到迷宮中心。這樣已經反復多次了,所以大家總是知道結果是怎樣的。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。卡利斯有時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,一會兒又在那里出現。守門人剛一看到那些人就費力地朝他們奔去,轉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。”當我讀完故事后,哥哥說道。
我說道:“手里拿著地圖不一定就可以找到路啊!”
“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)。”我說完,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。”
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,我發現我又回到了中心處,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,那就是老鼠。”
“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。科學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。”
“一幅并不復雜的圖,卻隱藏著很多的玄機。這里有一個很容易理解的規則,掌握了這個規則就可以順利走出迷宮了。”
“這個規則是什么啊?”
“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。”
“這樣就可以了?”
“你可以運用這個規則親自走一遍,就像你在迷宮里一樣。”按照上面所說的規則,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。”哥哥不屑地說。
“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。”
“我把迷宮里所有的路都走完了啊。”
“有一條路你是沒走過的,如果你已經把你走過的路都畫線標出的話。”
“哪一條路沒有走呢?”
“你看,我已經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。”

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。當然他們的出發點也是不同的,古代的迷宮主要是把人關起來放到這里,讓他們在由回廊、過道、廳堂巧妙構建的網絡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。”
“盜墓的人為什么不按照你講的走迷宮的規則走呢?”
“原因一,古代的人很少有人知道這個規則;原因二,即使有了這條規則,也不適用于所有的迷宮。如此設置迷宮,可以將珍貴的財寶放在采用這個規則走剛好無法發現的位置。”
“那么能建一個完全走不出去的迷宮嗎?當然,現在的迷宮建筑,誰用了你的規則都可以走出去的。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。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則,應該有足夠的預防措施。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?他的同行者數學家柳卡是這樣解釋的。”
哥哥又從書架上拿出一本《數學娛樂》的書,讓我閱讀。文章內容如下:
“我與同行者沿著地下長廊網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的預防措施,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。”
“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,其中一個向導靠右邊放一束黑刺李,另一個向導袋子里面裝了很多碎草,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對我說,“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迷宮的真實情況,也沒有人研究過要怎么走。關于一些走出來的規則是現代人研究出來的,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防措施相比,也還算可靠的。”
“對于這些規則你知道多少?”
“事實上,這些規則并不復雜。第一條規則就是: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往下走的路線。當你做到這些的時候,你就做到了第一條規則。第二條規則: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,你需要馬上調頭。第三條規則:沿著走廊走的時候,包括走過一次的走廊,來到已經來過的十字路口,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