怎樣測量海岸線的長度?原來跟直尺的長度有關?!

測量海岸線長度這件事,聽起來好像很簡單,但其實比想像的困難非常多,原因其實並不是出在海岸的長度,而是在於測量的尺度與器材。這是怎麼回事呢?

舉例來說,要量一條直線的長度,你可以用尺;要測量曲線,可以用稍短的尺,順著曲線弧度一小段一小段地量,然後將結果加總。用的尺越短,測量的結果就越準確,測得的長度也比較長,但是事情並沒有這模簡單。

二十世紀初有一位英國數學家理查德森(Lewis Fry Richardson發現國界長度的記錄差異非常大,不同國家對同一個國界的紀錄,在數字上可能根本不一樣。另一個例子是美國國會研究所(Congressional Research Institute)跟美國中央情報局(CIA)測量相同海岸線的結果都不一樣。

這是為什麼呢?

理查德森在地圖上依著國界線擺放短短的直線線段來估算長度,很快地他就發現,當用來量測長度的直線線段越短,量測出來的國界長度越長。因此每個國家紀錄的長度很有可能是單位量尺不同造成的差異,這就是所謂的海岸線悖論。更驚人的是,如果你把直尺的量度不斷縮小,量出來的長度就不斷越來越長,量尺的長度趨近為0的時候,量測出來的海岸線長度似乎會趨近於無窮大。但是海岸線不可能是無窮大。

十多年後,另一位美國數學家曼德博(Benoit Mandelbrot)研究,在相同的地圖比例尺下,不同長度的尺量出來的海岸線長度也不一樣,當面對不規則形狀的時候,使用單純的直線分割曲線來量長度的作法,是行不通的。在便於使用的情況下,會約定以一定規則的直線分割法來計算總和。隨著科技進步,使用飛機來進行不規則的線條計算也成為可能。

看更多:為什麼大多數容器都是圓柱體?原因比你想像的還簡單!

(完)


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範例問題:

  1. 除了學校跟教科書之外,你現在還有哪些可以學到新知識的管道呢?說說看。
  2. 運用科技替人類做事,感覺好處很多,但會不會也有壞處呢?想想看。
  3. 你覺得你的生活中因為有了哪些科技,而變得更方便了?說說看。

你也問問看……

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