换个聪明点的农夫,能靠“守株”捉到兔⼦吗?

作者: 张远南 张昶

来源: 转⾃公众号:原点阅读

发布日期: 2023-01-10 11:52:03

文章通过分析古代寓言《守株待兔》和达·芬奇的“饿狼扑兔”问题,探讨了兔子运动规律和视觉功能对其行为的影响,揭示了兔子撞树的可能性。

有⼀则古代寓⾔故事叫《守株待兔》⼤意是:战国时期宋国有个农⺠,有⼀天,他在⽥地⾥耕作,看到⼀只兔⼦从身旁⻜跑⽽过,恰好撞在⽥边的⼀棵⼤树上,折断了颈项,死于树下。农⺠不费吹灰之⼒,拾得了⼀只现成的兔⼦。这个农⺠⾃从拾到兔⼦之后,从此废弃耕耘,每天坐在那棵⼤树底下,等待着下⼀只兔⼦撞树⽽来。结果⾮但没有再拾到兔⼦,反⽽把⽥地给荒芜了!

这则寓⾔出⾃先秦著作《韩⾮⼦》,它脍炙⼈⼝,已经流传了2000多年。

2000多年来,⼈们总以为“待兔”不得,罪在“守株”! 其实,问题的关键在于兔⼦的运动规律。倘若通往⼤树的路是兔⼦所必经的,那么“守株”⼜有何妨? 兔⼦的活动,在时空⻓河中,划出⼀条千奇百怪的轨迹。希望这条轨迹能与树⽊在时空中的轨迹再次相交,⽆疑是极为渺茫的,这正是这位农⺠的悲剧之所在!

下⾯⼀则更为精妙的例⼦,可以使⼈们⽣动地看到问题的症结。例中表明如能弄清兔⼦运动的规律,有时“守”甚⾄还是明智的!列奥纳多 ·达·芬奇 (Leonardoda Vinci,1452—1519)是意⼤利⽂艺复兴时期的艺术⼤师,达·芬奇不仅对绘画艺术造诣极深,⽽且对数学也颇有研究。

他曾提出过⼀个饶有趣味的“饿狼扑兔”问题:如图所示,⼀只兔⼦正在洞⽳C处南⾯60码(1码=0.9144⽶)的地⽅O处觅⻝,⼀只饿狼此刻正在兔⼦正东100码的地⽅A处游荡。兔⼦回⾸间猛然遇⻅了饿狼贪婪的⽬光,预感⼤难临头,于是急忙向⾃⼰的洞⽳奔去。饿狼⻅即将到⼝的美⻝就要落空,⻢上以兔⼦速度2倍的速度紧盯着兔⼦追去。于是,狼与兔之间展开了⼀场⽣与死的、惊⼼动魄的追逐。

问:兔⼦能否逃脱厄运? 有⼈做过以下⼀番计算。以O为原点,OA,OC分别为x,y轴,以1码为单位⻓。OA=100,OC=60。根据勾股定理,在 Rt△AOC中:这意味着,倘若饿狼沿AC⽅向直奔兔⼦洞⽳,那么由于兔⼦奔跑的速度只有狼奔跑的速度的⼀半,当饿狼到达兔⽳洞⼝时,116.6÷2=58.3,即兔⼦只跑了58.3码距离,离洞⼝尚差1.7码。

这时先⾏到达洞⼝的饿狼,完全可以守在洞⼝,“坐等”美餐的到来!以上计算似乎天⾐⽆缝,结论是兔⼦厄运难逃。可实际上这是错误的!饿狼不可能未⼘先知地直奔兔⽳洞⼝去“坐等”,它的策略只能是死死盯住运动中的兔⼦,这样它本身追赶的路线成了⼀条曲线,这条曲线可以⽤解析的⽅法推导出来:这意味着,如若北边没有兔⼦洞,那么当兔⼦跑到离原点66⼜2/3码的B点时,恰被饿狼逮住。

然⽽有幸的是,兔⼦洞离原点仅有60码,此时此刻兔⼦早已安然进洞了!

随着“饿狼扑兔”谜底的解开,对于“守株待兔”的辨析,似乎也已接近尾声。不料,后来⼜有⼈提出异议,对《守株待兔》故事的真实性表示怀疑。理由是:那么机灵的兔⼦怎会⾃⼰撞到偌⼤的树桩上去?它那两只精明的⼤眼睛⼲什么去了?!说得不⽆道理!不过,答案是肯定的。要说清这⼀点,还得从眼睛的功能谈起。

眼睛的视觉功能是有趣的,⼀只眼睛能够看清周围的物体,但却⽆法准确判断眼睛与物体之间的距离。下⾯的实验可以极为⽣动地证实这⼀点。找两⽀削尖了的铅笔,两只⼿各拿起⼀⽀。然后闭上⼀只眼睛,让两⽀笔的笔尖从远到近,对准靠拢。这时,你会发现⼀种奇怪的现象:任你怎么集中注意⼒,两⽀笔尖总是交错⽽过!然⽽,如若你睁着双眼,要想对准笔尖却是很容易做到的。

以上实验表明:⽤两只眼看能准确判断物体的位置,⽽⽤⼀只眼看却不能!那么,为什么⽤两只眼睛便能判定物体的准确位置呢?原来,同⼀物体在⼈的两眼中呈现出来的图像是不⼀样的!下图是⼀个隧道分别在两眼中的图像,它们之间的不同是很明显的。现在我们回到兔⼦撞树的讨论上来。⼈眼与兔眼的位置是不相同的:⼈的两眼⻓在前⽅,相距很近。⽽兔⼦的两眼却⻓在头的两侧。

⼜根据测定,兔⼦每只眼睛可⻅视野为189°30',⽽⼈的每只眼睛可⻅视野约166°。不过,由于⼈的两眼⻓在前⾯,因此两眼同时能看到的视野有124°左右。在这⼀区域内的物体,⼈眼能精确判定其位置。⽽兔眼虽说能看到周围任何东⻄,但两眼重合视野只有19°,其中前⽅10°,后⽅9°。因此兔⼦只有在很⼩的视区内才能准确判断物体的远近!

由上图还能看出,纵然兔⼦对来⾃四⽅的威胁都能敏锐的感觉,但对⿐⼦底下的东⻄(图中“?”号区域),却完全看不到!况且在惊慌失措的奔命中,说不准早已昏了头脑,撞树的事也就难保不会发⽣。

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