Мартин Гарднер - Когда ты была рыбкой, головастиком - я...

Бесконечное количество других вариантов получим, если положим в основу этого парадокса другие ряды Фибоначчи. Так, квадраты, построенные на основе ряда 2, 4, 6, 10, 16, 26…, дают прибавку или потерю в 4 квадратные единицы. Величину этой прибавки-потери легко можно вычислить: это разность между квадратом любого элемента последовательности и произведением соседних с ним элементов. Ряд 3, 4, 7, 11, 18… дает прибавку или потерю в 5 квадратных единиц. Т. де Молидар [58] T. de Moulidars, Grande Encyclopedic des Jeux, p. 459 (Paris, 1888). в своей «Grande Encyclopedie des Jeux» [59] «Большая энциклопедия игр» (фр.). изображает квадрат, основанный на ряде 1, 4, 5, 9, 14… Длина стороны квадрата равна 9, a при превращении в прямоугольник он теряет и квадратных единиц. Ряд 2, 5, 7, 12, 19… также дает потери и прибавки, равные 11. Однако в обоих случаях перекрывание («добавочная площадь») вдоль диагонали прямоугольника достаточно велико, и его можно заметить. Пусть А, В и С — три последовательных члена какого-нибудь ряда Фибоначчи, а X — потеря или прибавка площади. Тогда получим две следующие формулы:

А + В = С

В 2= АС ± X

Можно заменить X любой потерей или прибавкой, которую мы хотим получить, а вместо В подставить любую длину квадрата, которая нам нравится. Затем можно составить квадратные уравнения, а решив их, узнать два других элемента нашего ряда Фибоначчи, хотя, конечно, это не обязательно будут рациональные числа. Поэтому, к примеру, невозможно получить потери или прибавки в 2 или 3 квадратные единицы, деля квадрат на куски с рациональными длинами. Но если длины составят иррациональные числа, то, конечно, результата достичь удастся. Таким образом, ряд Фибоначчи √2, 2√2, 3√2, 5√2… даст прибавку или потерю, равную 2, а ряд √3, 2√3, 3√3, 5√3… даст прибавку или потерю в 3 квадратные единицы.

Доктор Матрикс великодушно сослался в своей лекции на главы 8 и 9 моей книги, вышедшей в мягкой обложке и называющейся «Математика, магия и мистика» (издательство «Dover») [60] M. Gardner, Mathematics, Magic, and Mystery (New York: Dover, 1956). . Эти главы посвящены всевозможным удивительным геометрическим исчезновениям, в том числе таинственной пропаже лиц и людей! Там описано, в частности, блистательное открытие мага-любителя Пола Карри: путем простой перестановки кусков некой фигуры получается фигура, казалось бы, той же площади, но с большой дырой внутри!

Доктор завершил свой доклад кратким рассказом о числах трибоначчи. Ряд трибоначчи получают, всякий раз суммируя три предыдущих члена: 1, 1, 2, 4, 7, 13, 24, 44, 81… В обобщенной последовательности Фибоначчи отношение соседних членов А и В (т. е. результат деления А на В) стремится к 0,618… — величине, обратной прославленному «золотому сечению». В последовательности трибоначчи такое отношение стремится к 0,543… Числа тетраначчи получают путем суммирования четырех предшествующих элементов ряда. Разумеется, можно обобщить этот случай, приняв за n количество суммируемых элементов. Тогда при стремлении n кбесконечности отношение соседних членов будет по мере увеличения их номеров стремиться к 0,5.

Как я позже узнал от Дональда Кнута, известного ученого-компьютерщика из Стэнфордского университета, подобные ряды впервые были предложены Нараяной Пандитой в 1356 году, в главе 13 его замечательной работы, написанной на санскрите и озаглавленной «Ганита каумуди» («Услады лотосовых вычислений») [61] N. Pandita, Ganita Kaumudi (Lotus Delight of Calculation), p. 1356: . Кнут обсуждает ее и дает ссылки на другие работы в четвертом томе своего классического труда «Искусство компьютерного программирования» [62] D. Knuth, Art of Computer Programming, vol. 4 (Reading, MA: Addison-Wesley, 2006). . Позже эту последовательность заново открыл» четырнадцатилетний Марк Фейнберг. Он написал об этом в «Fibonacci Quarterly» [63] M. Feinberg, Fibonacci Quarterly, October 1963. . В 1967 году Марк, уже второкурсник Пенсильванского университета, разбился на мотоцикле.

Доктор Матрикс, когда мы обедали с ним и с Дональдом Кнутом, сообщил нам еще об одной неправдоподобной диковинке, не связанной с числами Фибоначчи. Расположите десять цифр в алфавитном порядке, и они образуют случайное и весьма скучное с виду число 8 549 176 320. Разделите его на 5. Получится 1 709 835 264 — еще одно десятизначное число, где представлены все десять цифр! Разделите и его на 5. Получится 341 967 052,8 — третье число, где каждая из десяти цифр встречается по одному разу [64] Разумеется, автор имеет в виду алфавит английского языка. Цифры выстраиваются по алфавиту согласно своим названиям: eight, five, four, nine, one, seven, six, three, two, zero. (Можно попробовать составить такое же число, руководствуясь более привычными нам названиями цифр: восемь, два, девять, ноль, один, пять, семь, три, четыре, шесть — 8 290 157 346. Но при делении его на 5 описанный эффект не наблюдается.) !

Теперь разделим это число на 4. Окажется, что вы снова вернулись к самому первому — «алфавитному» — числу, только в нем теперь появилась десятичная запятая. Понимаете, отчего это произошло? Дважды разделив на 5 и один раз на 4, вы тем самым разделили первое число на 100 [65] Если обнаружите другие странные свойства числа 8 549 176 320, напишите мне о них через издательство «Hill and Wang». Вот еще одна особенность, на которую я набрел. Разделите наше алфавитное число на 2718 (первые цифры числа е), и вы получите число, начинающееся с 314 — первых цифр числа π! Я обнаружил также, что если 123 456 789 пять раз подряд разделить на 5, то каждый из полученных пяти результатов будет содержать все девять цифр с 1 до 9 включительно, а два результата будут содержать также и 0. (Прим. автора). .

Я послал эту диковинку, обнаруженную доктором Матриксом, своему другу Оуэну О'Ши, который родом из ирландского города Cobh (произносится «Коув»). Он — автор недавно вышедших «Магических чисел Профессора» [66] O. O'Shea, The Magic Numbers of the Professor (Washington, D.C.: Mathematical Association of America, 2007). . В ответ Оуэн написал мне о множестве других удивительных свойств этого якобы «неинтересного» алфавитного числа. Например, оно раскладывается по степеням простых чисел как произведение 210, 33,5 и 61843. Это означает, что 8 549 176 320 без остатка делится на все числа от 1 до 9, исключая 7. Множитель 61 843 (тоже простое число) возникает довольно неожиданно.

О'Ши двумя способами делит число 8 549 176 320 по разрядам, получив следующее уравнение:

854 + 917 + 632 + 0 = 8 · 5 · 49 + (1 · 7 · 63) + 2 + 0

Каждая часть равна 2403.

Затем О'Ши составил число, воспользовавшись обратным алфавитным порядком, и получил 0 236 719 458. Представив разряды этого числа в виде слагаемых: 0 + 2367 + 19 + 4 + 5 + 8, — он снова пришел к сумме 2403.

Два американских математика, Джеймс Смоук и Томас Дж. Ослер, в своей книге «Волшебный трюк Фибоначчи» [67] J. Smoak and T.J. Osier, «A Magic Trick from Fibonacci», College of Mathematics Journal 34: 58–60, January 2003. сообщают еще об одном удивительном фокусе. Возьмем дробь 100/89. В десятичном виде она равна 1,123 595 505 61… Первые пять цифр в ней — это первые пять чисел Фибоначчи [68] Здесь и далее автор «по умолчанию» рассматривает простейший ряд Фибоначчи — 1, 1, 2, 3, 5, 8… .