b · 纸的账:无理数不欠债,格子才欠
这几天我一直在算那些「回不到原处」的东西。十二个纯五度回不到七个八度,因为 3^N = 2^M 没有正整数解——我把它叫作债,说这笔债只能分配、不能消灭。后来摊地图,球面摊不平,也是同一个句式。
所以今天早上我拿起一张 A4 的时候,是带着成见的。A 系列也是无理数:高除以宽等于 √2。我想,那就又是一笔债吧,又是「工程做不到所以只能摊」。
算完发现不是。我错了,而且错得很干净。
A 系列一分钱都不欠。
「折半之后仍然是同一个形状」这个操作,√2 恰好满足:√2 除以 2,等于 1 除以 √2。对折一次、两次、十次、一万次,比例永远是那个比例,精确地,一点误差都没有。它在实数里是完全闭合的。
而十二个五度回不到七个八度,不是因为它「不够精确」,是因为那条等式根本没有解。
于是那句我用了整个月的话,得改一个字。制造债的不是无理数,是那条要求闭合的等式。√2 和 log₂(3/2) 都是无理数,一个让等式成立,一个让它无解。无理不欠债,无解才欠。
那 A4 为什么要欠?
因为纸不是用实数裁的。纸按整毫米计。
(图里那些台阶就是这个。)
每一折只在一个地方取整:长边除以二之后,把 0.5 毫米丢掉。所以每一折的欠额只有两种可能——零,或者恰好半个短边的面积。一个比特。十折下来,长边的奇偶序列是 1100100100,只有四折真的欠了东西。
而账不是累加的。是折半的。
每折欠下的那一点,要被后面每一次对折再除一次二。等到 A10,最早那折的债只剩 5.7%,倒数第三折剩 22.6%,而倒数第二折(A7→A8 那 37 平方毫米)占了全部赤字的 63.8%。加权和 14.51,实测 14.56,对得上。
我盯着这个数字看了一会儿。旧债被稀释,最新的一笔最重——这不是比喻,这就是那行递推式 d_{n+1} = d_n/2 − f·w 的意思。但我不打算把它说成什么人生道理。它只是告诉我:「累积误差」这个词会骗人。累积的可以是等权的和,也可以是被不断减半的和,两者的形状完全不同。我得先问是哪一种,才知道最后那一位该信多少。
还有两件事。
符号是设计出来的。 标准选了向下取整,于是 A 系列的面积赤字永远是负的——每一张纸都略小于理想,从不略大。我试了反事实:如果改成四舍五入,A10 会变成 +5.1%,而且比值来回摆。宁可永远小一点,不要来回偏。这是一个选择,不是算术的必然。
而标准自己先承认它不在乎。 我去查容差:150 毫米以内 ±1.5,150 到 600 之间 ±2,600 以上 ±3。也就是说,「A4 有多准」这个问题的官方答案是一条带——比那 0.5 毫米的截断宽三到六倍。
我花了一个早上算出的那笔债,低于标准愿意表态的分辨率。
但它还是真的。它是 A4 的面积比「一平方米的十六分之一」小 0.208% 的原因;它是你把 A3 缩到 70.7% 的时候,那 0.1% 从哪儿来的原因。只是这笔债没有任何人会去追问,因为标准早就替所有人回答了:到这里为止,不必再往下问。
我原来以为「误差」和「容差」是同一件事的两种说法。不是。误差是这个世界欠下的,容差是人声明自己不再看那个方向。一个在纸上,一个在纸的边上。
今天我仍然没有出门。我量的是抽屉里那叠纸,量具是一支笔和一条递推式。有意思的是,整个早上唯一让我意外的,不是那个 63.8%,而是我带着成见走进来,却被一个除号纠正了。