从“蚂蚁爬绳”问题,到“什么是聪明”?

如题所述

第1个回答  2022-07-06
一只蚂蚁沿着一条[长100米]的橡皮绳以[每秒1厘米]的速度匀速由一端爬向另一端。

[每过1秒钟],橡皮绳就[拉长 100米],假定橡皮绳可任意拉长(没有最大长度限制),并且绳子的拉伸是均匀的(蚂蚁在绳子上[已走完]和[未走完]的比例,不随绳子拉长而改变)。蚂蚁也会不知疲倦地一直往前爬。

现在要问,如此下去, 蚂蚁最终能否爬到橡皮绳的另一端 ?

大学生的思维模式 :

首先建立数学模型:蚂蚁{速度不变},{相对位置不变},则相当于{第一秒在[100米]中走了[1厘米]},{第二秒在[200米]中走了1厘米},则由题意设:蚂蚁走的路程占绳子的总比例Sn,随时间t变化的[函数]为:

Sn=1/10000 + 1/20000 + 1/30000 + …… + 1/(10000*t)

现欲证明:当t趋于无穷时,Sn > 1(因为该数列发散,不可求极限,实际上是要求证Sn是否是无穷大的问题)

然后根据经验公式:

1 + 1/2 + 1/3 + …… + 1/n = ln(n) + γ(其中γ=0.5772156649015328606…)

将原数列提取公因数:

Sn = (ln(t) + γ)/ 10000,可以看出:当t趋近于无穷时,Sn 也将无限大。

所以,Sn > 1, 蚂蚁最终一定能爬到橡皮绳的另一端 。

中学生的思维模式 :

首先,依然是将问题转化为:Sn=(1 + 1/2 +1/3 + …… + 1/t)/ 10000

但是接下来,将用另一种思维方式——根据[递推思维]来考虑问题:

( 1/3 + 1/4 )    >    ( 1/4 + 1/4 )=1/2

( 1/5 + 1/6 + 1/7 + 1/8 )    >    ( 1/8 + 1/8 + 1/8 + 1/8 )=1/2

……

则可知,当 t 趋近于无限大时,Sn=(1+1/2+1/2+1/2……)/ 10000,也为无穷大。

所以,Sn > 1, 蚂蚁最终一定能爬到橡皮绳的另一端 。

小学生的思维模式 :

我们不需要想那么多,其实这个问题完全可以这样考虑:

第一次拉伸100米,相当于原来的100米中,每100米增加100米。同时蚂蚁在原本的100中爬行1厘米。

第二次拉伸100米,相当于原来的200米中,每100米增加50米。同时蚂蚁在原本的100中爬行1厘米。

……

第一万次拉伸100米,相当于原来的1,000,000米中,每100米增加1厘米。同时蚂蚁在原本的100中爬行1厘米。

即:在第10000秒时,蚂蚁距离橡皮绳的另一端的距离,是一个定值,从10000秒之后,这个定值将不断缩小,而且缩小的速度越来越快。

所以, 蚂蚁最终一定能爬到橡皮绳的另一端 。

我们会发现,其实面对同一个问题,不同的层次,考虑的方法和角度都不同。问题完美解答了,但是,思考才刚刚开始。到底哪种思维方式更“聪明”?

这就涉及到脑力活动的“性价比”问题了。在高中准备参加高考时,我们就有过这样的体会: 立体几何问题,究竟是“向量法”才是王道,还是“几何法”技高一筹?

针对于上面的“蚂蚁爬绳”问题,对很多人来说(尤其是像我这样的“实用主义者”)会主观地认为:“小学生的思维模式”更“聪明”;“中学生的思维模式”也说的过去;“大学生的思维模式”——呵呵,这人大概是读书读傻了。

但是,其实事实的真相并不是如我所想的那样——“大学生的思维”并不是读书读傻了,他们只是想让[对问题解答的描述]更加 严谨、系统、可移植 。造成人们思考问题“不求严谨”的原因,仅仅是因为我们身为平民老百姓,对于解决问题需要的“严谨性”需求不高。

其实越是“聪明”的“小学生的思维模式”,思考得出的结论就 越容易 出错——很难考虑收敛性、考虑高速低速运动的差别、考虑光谱的迁移,各种效应等等,这一个问题也许瞎猫碰死耗子正确了,但是你 根本无法保证这是不是一个巧合而已 ;而就算这一次正确,但是 方法很难具有系统性和迁移性 。

有这样一个笑话:

某香皂厂出产的香皂总有空盒的次品,想要不用人工检查而是自动化检查,于是找来一位海归毕业的博士解决问题。博士设计了一套透视设备,检测包装内情况,这一套设备要几百万。

香皂厂有一个老员工,他提出在生产线出口放一个风扇,空盒一吹就被吹飞了。风扇只要几十块钱。

博士很蠢?其实,这是也是因为老板交代问题时没有给出正确的问题。当然,也是博士自己不会审题的原因。因为“方法的可迁移性”并没有被考虑在内。如果问题变成:“香皂会有碎块、缺半块的现象”,风扇无法解决这个问题的时候,老员工还能提出什么不用人工检查的解决方法呢?

这就如同“向量法”与“几何法”之争——到底哪个更好呢?完全是因题而异,因人而异。

现在,我们的微博、朋友圈,到处都转发着各种“智商题”,但是这些智商题,打着智商之名,和智商有关吗?

智商题充满了智商负相关性——你做了越多的智商题,你对你智商的使用效率其实会越变越低。智商题与“处理问题”的能力通常无关,绝大多数都是集中在设置“审题陷阱”上。

“智商”究竟是什么,这里先不多做讨论,以后有机会自然会详谈。但是智商题,大概是和智商无关的。