Живая математика. Математические рассказы и головоломки

Рис. 72. Амбар простирался бы на 30 миллионов километров

Индусский царь не в состоянии был выдать подобной награды. Но он легко мог бы, будь он силен в математике, освободиться от столь обременительного долга. Для этого нужно было лишь предложить Сете самому отсчитать себе зерно за зерном всю причитавшуюся ему пшеницу. В самом деле: если бы Сета, принявшись за счет, вел его непрерывно день и ночь, отсчитывая по зерну в секунду, он в первые сутки отсчитал бы всего 86 400 зерен. Чтобы отсчитать миллион зерен, понадобилось бы не менее 10 суток неустанного счета. Один кубический метр пшеницы он отсчитал бы примерно в полгода: это дало бы ему всего 5 четвертей [13] . Считая непрерывно в течение 10 лет, он отсчитал бы себе не более 100 четвертей. Вы видите, что, посвятив счету даже весь остаток своей жизни, Сета получил бы лишь ничтожную часть потребованной им награды…

13

1 четверть – русская мера объема сыпучих тел равна двум осьминам, или 209,91 л (1 л составляет 1 куб. дм, или 0,001 куб. м).

Таким образом, в полгода Сета отсчитал бы всего около 1050 литров зерна пшеницы. –Прим. ред.

59. Быстрое размножение

Спелая маковая головка полна крошечных зернышек: из каждого может вырасти целое растение. Сколько же получится маков, если зернышки все до единого прорастут? Чтобы узнать это, надо сосчитать зернышки в целой головке. Скучное занятие, но результат так интересен, что стоит запастись терпением и довести счет до конца. Оказывается, одна головка мака содержит круглым числом 3000 зернышек.

Что отсюда следует? То, что, будь вокруг нашего макового растения достаточная площадь подходящей земли, каждое упавшее зернышко дало бы росток, и будущим летом на этом месте выросло бы уже 3000 маков. Целое маковое поле от одной головки!

Посмотрим же, что будет дальше. Каждое из 3000 растений принесет не менее одной головки (чаще же несколько), содержащей 3000 зерен. Проросши, семена каждой головки дадут 3000 новых растений, и, следовательно, на второй год у нас будет уже не менее

3000 х 3000 = 9 000 000 растений.

Легко рассчитать, что на третий год число потомков нашего единственного мака будет уже достигать

9 000 000 х 3000 = 27 000 000 000.

А на четвертый год -

27 000 000 000 х 3000 = 81 000 000 000 000.

На пятом году макам станет тесно на земном шаре, потому что число растений сделается равным

81 000 000 000 000 х 3000 = 243 000 000 000 000 000,

поверхность же всей суши, т. е. всех материков и островов земного шара, составляет только 135 миллионов квадратных километров, т. е.

135 000 000 000 000 кв. м, -

это примерно в 2000 раз меньше, чем выросло бы экземпляров мака.

Вы видите, что, если бы все зернышки мака прорастали, потомство одного растения могло бы уже в пять лет покрыть сплошь всю сушу земного шара густой зарослью по две тысячи растений на каждом квадратном метре. Вот какой числовой великан скрывается в крошечном маковом зернышке!

Рис. 73. Сколько получится маков, если все зернышки одной головки прорастут?

Сделав подобный же расчет не для мака, а для какого-нибудь другого растения, приносящего меньше семян, мы пришли бы к тому же результату, но только потомство этого растения покрывало бы всю землю не в 5 лет, а в немного больший срок. Возьмем хотя бы одуванчик, приносящий ежегодно около 100 семянок [14] . Если бы все они прорастали, мы имели бы:

14

В одной головке одуванчика было насчитано даже около 200 семянок.

Это в 70 раз больше, чем имеется квадратных метров на всей суше. Следовательно, на 9-м году материки земного шара были бы покрыты одуванчиками по 70 на каждом квадратном метре.

Почему же в действительности не наблюдаем мы такого чудовищно быстрого размножения? Потому, что огромное большинство семян погибает, не давая ростков: они или не попадают на подходящую почву и вовсе не прорастают, или, начав прорастать, заглушаются другими растениями, или же, наконец, просто истребляются животными. Но если бы массового уничтожения семян и ростков не было, каждое растение в короткое время покрыло бы сплошь всю нашу планету.

Рис. 74. Одуванчик приносит ежегодно около ста семянок

Это верно не только для растений, но и для животных [15] . Не будь смерти, потомство одной пары любого животного рано или поздно заполнило бы всю Землю. Полчища саранчи, сплошь покрывающие огромные пространства, могут дать нам некоторое представление о том, что было бы, если бы смерть не препятствовала размножению живых существ. В каких-нибудь два-три десятка лет материки покрылись бы непроходимыми лесами и степями, где кишели бы миллионы животных, борющихся между собою за место. Океан наполнился бы рыбой до того густо, что судоходство стало бы невозможно. А воздух сделался бы едва прозрачным от множества птиц и насекомых.

15

Нельзя, однако, применить сказанное без оговорок к человеку: размножение человека обусловливается не только биологическими, но и экономическими причинами.

Рассмотрим для примера, как быстро размножается всем известная комнатная муха. Пусть каждая муха откладывает 120 яичек, и пусть в течение лета успевает появиться 7 поколений мух, половина которых самки. За начало первой кладки примем 15 апреля и будем считать, что муха-самка в 20 дней становится взрослой и сама откладывает яйца. Тогда размножение будет происходить так:

15 апреля самка отложила 120 яиц; в начале мая вышло 120 мух, из них 60 самок;

5 мая каждая самка кладет 120 яиц; в середине мая выходит 60 х 120 = 7200 мух; из них 3600 самок;

25 мая каждая из 3600 самок кладет по 120 яиц; в начале июня выходит 3600 х 120 = 432 000 мух; из них 216 000 самок.

14 июня каждая из 216 000 самок кладет по 120 яиц; в конце июня выходит 25 920 000 мух, в их числе

12 960 000 самок;

5 июля 12 960 000 самок кладут по 120 яиц; в июле выходит 1 555 200 000 мух; среди них 777 600 000 самок; 25 июля выходит 93 312 000 000 мух; среди них 46 656 000 000 самок;

13 августа выходит 5 598 720 000 000 мух; среди них 2 799 360 000 000 самок;

1 сентября выходит 355 923 200 000 000 мух.

Чтобы яснее представить себе эту огромную массу мух, которые при беспрепятственном размножении могли бы в течение одного лета народиться от одной пары, вообразим, что они выстроены в прямую линию, одна возле другой. Так как длина мухи 5 мм, то все эти мухи вытянулись бы на 2500 млн км - в 18 раз больше, чем расстояние от Земли до Солнца (т. е. примерно как от Земли до далекой планеты Уран)…

Рис. 75. Потомство одной мухи за лето можно было бы вытянуть в линию от Земли до Урана

В заключение приведем несколько подлинных случаев необыкновенно быстрого размножения животных, поставленных в благоприятные условия.

В Америке первоначально не было воробьев. Эта столь обычная у нас птица была ввезена в Соединенные Штаты намеренно с той целью, чтобы она уничтожала там вредных насекомых.

Рис. 76. Воробей стал быстро размножаться

Воробей, как известно, в изобилии поедает прожорливых гусениц и других насекомых, вредящих садам и огородам. Новая обстановка полюбилась воробьям: в Америке не оказалось хищников, истребляющих этих птиц, и воробей стал быстро размножаться. Количество вредных насекомых начало заметно уменьшаться; но вскоре воробьи так размножились, что из-за недостатка животной пищи принялись за растительную и стали опустошать посевы. Пришлось приступить к борьбе с воробьями; борьба эта обошлась американцам так дорого, что на будущее время издан был закон, запрещающий ввоз в Америку каких бы то ни было животных.