Benjamin Franklin是一个与Leonardo da Vinci同样神秘的人，他是一个伟大的物理学家、发明家、文学家、实业家、政治家、思想家、社会活动家。他一生中留下了许多的迷，电影National Treasure里提到的绝大多数关于Benjamin Franklin的事情都是真的。刚出版的一本名为Benjamin Franklin's Numbers: An Unsung Mathematical Odyssey的书中提到，人们还长期忽视了Benjamin Franklin的一些数学成就。Franklin曾计算过战争的经济开销，曾做过人口数预计，这都是没有先例的。其中，最有趣的数学创造还是要数Franklin的“另类幻方”。
    一个3×3的幻方是这样的一个九宫格，格子里写有1到9这9个数字，每一行、每一列和两条对角线上的三个数加起来都是一个相同的数。当然，更大一些的幻方也是存在的，例如你可以用前16个正整数排列成4×4的幻方。Franklin发明了一些另类的幻方，它的要求更加严格，但看上去似乎更有意思一些。Franklin在一封信中写道：“我不满足于这些普通的幻方，这都是很普遍、很简单的东西了。我给我自己强加了一些任务，然后成功地创造出了一些具有其它各种性质的幻方，它们看上去更加神奇。”Franklin创造了下面这个8×8的幻方，每种颜色的数字加起来都等于260，不同寻常的是，你有至少六种方法去解读它。
  

    更牛B的是Franklin的16×16幻方，他称它为“史上最神奇的幻方”。在这个幻方中，每一行、每一列和每一个“/”形区域内的数字和都是2056。更不可思议的是，每一个4×4的子正方形内的数字之和也是2056 ！
  

    Franklin仍不感到满足。Franklin想，既然有“幻方”，为什么没有“幻圆”？于是Franklin构造出了下面这个图形。这个图形里，每一条半径、每一个同心圆和图中画出的每一个偏心圆内的数字加起来都是360。
  

    你可以从下面这个图中看出上图的偏心圆是怎么画出来的。
  

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    将123456789翻一倍，你会发现结果仍然是这9个数字的一个排列：

123456789 x 2 = 246913578

    我们再次将246913578翻倍，发现：

246913578 x 2 = 493827156

    结果依旧使用了每个数字各一次。操，没完了吗？我们继续翻倍：

493827156 x 2 = 987654312

    牛B了，一个很有特点的数987654312，显然每个数字又只用了一次。
    你或许会想，这下到头了吧，再翻倍就成10位数了。不过，请看：

987654312 x 2 = 1975308624

    又使用了每个数字各一次，只不过这一次加上了数字0。再来？

1975308624 x 2 = 3950617248

    恐怖了，又是每个数字各出现一次。
    出现了这么多巧合之后我们开始怀疑，这并不是什么巧合，一定有什么简单的方法可以解释这种现象的。
    但是，下面的事实让这个问题更加复杂了。到了第6次后，虽然仍然是10位数，但偏偏就在这时发生了一次例外：

3950617248 x 2 = 7901234496 <– 第一次出现例外

    于是，我们不得不相信，前面这一切很可能只是一个巧合，它背后并没有什么简单的原理。
    即使有办法解释这种巧合，解释方法可能也很麻烦。寻找一个漂亮的解释是一个有趣的课题。

    Cantor对集合的一些著名的研究让我们更加清楚地认识了无穷这玩意儿。Cantor发现，无穷集合之间也有大小关系，他把这种大小关系叫做集合的势(cardinality)。正整数和正偶数都有无穷多个，但到底谁要多一些呢？我们认为，正整数和正偶数一样多，因为我们可以在它们之间建立起一一对应的关系（乘2除2），因此有多少个正整数就有多少个正偶数，反过来有多少个正偶数我就能找出多少个正整数。于是我们说，正整数集和正偶数集是等势的。
    再来想一个问题，自然数和所有整数哪个多哪个少？答案还是一样多。重新排列一下所有整数，你会看到自然数和整数之间也有一一对应的关系，它们的个数一样多，两个集合也是等势的：

自然数：0,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8, …
   整数：0, -1,  1, -2,  2, -3,  3, -4,  4, …

    Cantor还发现，有理数集与自然数集也是等势的，也就是说有理数和自然数一样多！这个证明方法可谓是数学史上真正的经典：把所有有理数写成最简分数的形式，根据分子和分母的值把它们排列成二维的阵列，然后从1/1出发沿对角线方向蛇形遍历所有的数。第i个遍历到的数与自然数i对应，正有理数集与正整数集也就有了一一对应的关系。注意这里仅仅是正有理数，不过没啥，用刚才证明整数集与自然数集等势的方法，我们也可以把正有理数扩展到全体有理数。
      

    事实上，对于任何一个集合S，如果你能找出一种方法把集合里的所有元素按顺序一个不漏地罗列出来，写成a1, a2, a3, a4, … 的形式，那么这个集合就是和自然数集等势的，因为序列的下标和自然数集就已经构成了一个一一对应的关系。我们把所有与自然数集等势的集合叫做可数集(countable set)，因为它们是可以数出来的。
    并不是所有集合都是可数的。Cantor证明了，实数区间[0,1]是不可数的集合，它的势比自然数集大。你找不出什么方法能把0到1之间的所有实数一个不漏地排列出来。这个证明方法很巧妙，假设你把实数区间[0,1]里的所有数按照某种顺序排列起来，那么我总能找到至少一个0到1之间的实数不在你的列表里。把你的列表上的数全写成0到1之间的小数：

a1 = 0.0147574628…
a2 = 0.3793817237…
a3 = 0.2323232323…
a4 = 0.0004838211…
a5 = 0.9489129145…
………

    那么我就构造这么一个小数，小数点后第一位不等于a1的第一位，小数点后第二位不等于a2的第二位，总之小数点后第i位不等于ai的第i位。这个数属于实数区间[0,1]，但它显然不在你的列表里。这样，我就证明了实数区间是不可数的。

    最近，Matthew H. Baker找到了证明实数区间是不可数集的一种新方法。这种方法同原来的方法完全不同。新的证明方法从一个博弈游戏出发，在两个不同的数学领域间建立起了联系，非常具有启发性。
    A和B两个人在实数区间[0,1]上玩一个游戏。首先，A在(0,1)之间选一个数a1，然后B在(a1,1)里选一个数b1；接着，A在(a1,b1)之间选一个数a2，然后B在(a2,b1)里选一个数b2……总之，以后A和B轮流取数，选的那个数必须位于前面两次选的数之间。可以看到，序列a1, a2, a3, …是一个单增的有界序列，因此游戏无限进行下去，数列{an}最终会收敛到某一个实数c。游戏进行前，A和B约定一个[0,1]的子集S，规定如果最后c∈S，则A胜，否则B胜。
    Baker发现，如果S集为可数集的话，B肯定有必胜策略。如果S集可数，那么B就可以把S集里的数排列成一个序列s1, s2, s3, … 。B的目标就是让序列{an}的极限不等于S集里的任一个数。考虑B的这样一个游戏策略：当B第i次选数时，如果选si合法，那么就选它（这样序列{an}就不能收敛到它了）；否则如果这一步选si不合法，那就随便选一个合法的数（此时序列{an}已经不可能收敛到si了）。这种策略就可以保证A选出的数列的极限不是S集里的任一个数。
    有趣的事情来了。假如A和B约定好的S集就是整个实数区间[0,1]，那么B显然不可能获胜；但如果[0,1]是可数集的话，B是有必胜策略的。于是我们就知道了，[0,1]是不可数集。

消息来源：http://blog.sciencenews.org/mathtrek/2008/01/small_infinity_big_infinity.html
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    想像一个凸的几何体（比如一块鹅卵石）。把鹅卵石扔在平地上，石头可能会滚上个一两圈，但最终总会停下来。由于鹅卵石是凸的，任意时刻它与地面只有一点相接触。当它静止下来的时候，它与地面的触点可以使得整个几何体保持平衡，不妨把这样的点叫做平衡点。显然，一个几何体不可能永无止息地原地翻滚（它哪来那么多能量），最终总会在某个平衡点处停下。事实上，我们可以严格地证明，一个几何体至少有一个平衡点。问题是，有没有什么几何体就只有一个平衡点呢？你可能会说，不倒翁就只有一个平衡点啊。我们说，不倒翁这玩意儿是耍了赖的，把不倒翁劈开来，里面没粘着一个秤砣大的重物才怪。
    经过几年的努力，匈牙利科学家Gábor Domokos和他以前的学生Péter Várkonyi终于找到了这样一种凸几何体，它的密度是均匀的，并且它只有一个平衡点。随意地把它放在一个平面上，它总会自动地调整到那个唯一的平衡状态。轻轻碰一下它，它马上又会恢复原位。这样的凸几何体叫做Gömböc。匈牙利语Gömb是球体的意思，gömböc就表示像球一样的东西。Gömböc是第一个凸的、均匀的、只有一个平衡点的几何体（准确地说是两个平衡点，另一个是非稳定的平衡点，它在稳定平衡点的正对面）。这种几何体很可能被做成玩具或摆设，因为它们本身也非常美观，具有很多现代抽象艺术的特征，极具观赏价值。
    他们还猜想，存在这样一个凸多面体，只有一个面是“平衡面”。满足这种性质的凸多面体所需要的面数可能相当多。现在还没有找到这样的凸多面体。

消息来源：nytimes
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