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十亿粒米看起来会是什么样?

Rice grain(7 mm)、Lentil(4 mm)和Mustard seed(2 mm) 按比例绘制
按真实比例展示的一粒米、一颗扁豆和一粒芥菜籽。Rice grain 7 mm (0.28 in)Lentil 4 mm (0.16 in)Mustard seed 2 mm

十亿粒长粒米 (在新标签页中打开)可以堆成约 34 立方米的松散米堆,足以用一座模拟的米堆覆盖一辆小型轿车。一粒长粒米从一端量到另一端约为 7 mm(0.28 in);要估算米堆的体积,还需考虑米粒的其他尺寸以及米粒之间的空气。

一粒粒首尾相接

把米粒首尾相接地排好,中间不留空隙,十亿粒、每粒长 7 mm 的米可以排成约 7,000 km(4,300 mi)长。这是长度的计算。要估算米堆,则需要另一种算法,因为米粒会侧面相互接触,彼此之间也会留下空隙。

稻米是禾本科植物的种子;经过碾磨去掉稻壳后,就成为糙米或白米。稻米属于谷物和粮食作物。加州大学戴维斯分校的稻米籽粒指南 (在新标签页中打开)介绍了米粒的形状和组成部分;USA Rice 品种指南 (在新标签页中打开)则说明了如何通过米粒的大小和形状区分不同品种。

一粒芥菜籽宽约 2 mm,而一颗扁豆横向宽约 4 mm。它们是熟悉的种子大小的物体,可以和较长的米粒作比较,但仅凭米粒的长度,并不能得知它占据多少空间。

一粒米的长度约为一粒中等大小沙粒的 14 倍。米粒的尺寸是从一端量到另一端;沙粒则是测量其宽度。想象米堆时,这一区别很重要:首尾相接的长度沿一条线累加,而体积取决于每粒米内部占据的空间以及周围的空隙。7 mm 的长度是一个有用的起点,但并不是米堆的尺寸。

从一粒米到一堆松散的米

要估算一粒米的体积,可以把它的渐细形状近似为一个拉长的椭球体。已知长度约为 7 mm,并假设宽度为 2.7 mm (在新标签页中打开)、厚度为 1.9 mm (在新标签页中打开)。椭球体的体积等于 π 除以六,再乘以长度、宽度和厚度 (在新标签页中打开),因此每粒米的体积约为 19 立方毫米。宽度和厚度是估算值,并非根据两端之间的长度测量得出。

将约 19 立方毫米乘以十亿粒,米粒本身的总体积约为 19 立方米。松散的米堆中还包含空气。假设米粒占据米堆总体积的 50% 至 60% (在新标签页中打开);计入空气间隙后,米堆总体积约为 31 至 38 立方米。估算时可采用约 34 立方米作为米堆体积。

米粒堆积的方式决定了会剩下多少空隙。随意倒下的米粒可能以不同角度停留;摇晃米堆会改变米粒排列得有多紧密。估算技巧也采用同样的实用方法:先说明假设,再推演这些假设意味着什么。

这堆米能盖住一辆汽车吗?

一辆小型轿车的尺寸可能约为长 4.5 m、宽 1.8 m、高 1.5 m (在新标签页中打开)。为了给米堆设定形状,可以把它模拟成长方台:汽车上方是平坦的顶部,侧面向下倾斜,延伸至更宽的底部。

长方台的体积等于其高度乘以底面积、顶面积与两者乘积的平方根之和,再除以三 (在新标签页中打开)。设底部尺寸为 5.8 m × 3.4 m,顶部尺寸为 4.5 m × 1.8 m,高度为 2.5 m。这样算出的体积约为 34 立方米。顶部覆盖汽车假设的占地范围,并高出车顶。

长方台是清晰易懂的估算形状:顶部宽阔,侧面向下倾斜,而不是四壁垂直的盒子。米堆向地面延伸时会铺到汽车两侧之外,同时逐渐收窄;平坦的顶部则覆盖整辆车。

这堆米有多重?

作为另一项核对,我们假设一粒干米重约 20 毫克 (在新标签页中打开)。十亿粒米按这个假设的重量计算,约重 20,000 kg(20 公吨)。这个质量让我们对负载的规模有所了解,但不能据此确定米堆的轮廓。

不同稻米品种的米粒大小和形状各异,米粒的堆积方式也会改变空气间隙。这些因素会影响体积估算,而两端之间 7 mm 的测量值仍然是起始长度。模拟的米堆顶部约高 2.5 m,高于一扇标准室内门的高度 2 m(6.6 ft);汽车则被密封在向两侧倾斜的米堆之下。

本文介绍的物体及其尺寸。

  • Rice grain7 mm (0.28 in)
  • Mustard seed2 mm
  • Lentil4 mm (0.16 in)

来源

  1. University of California, Davis: Rice Grain Varieties (在新标签页中打开) labs.plb.ucdavis.edu
  2. USA Rice: U.S. Rice Varieties (在新标签页中打开) usarice.com
  3. Encyclopaedia Britannica, Mustard plant; McCormick Science Institute, Mustard
  4. Encyclopaedia Britannica — Lentil; USDA FoodData Central — Lentils, mature seeds, raw
  5. Merriam-Webster: “Billion” (在新标签页中打开) merriam-webster.com
  6. Evaluation of physical properties of rice used in traditional Kyrgyz cuisine (NCBI/PMC) (在新标签页中打开) pmc.ncbi.nlm.nih.gov
  7. Wolfram Formula Repository: Ellipsoid Volume (在新标签页中打开) resources.wolframcloud.com
  8. Bioscience Biotechnology Research Communications: Geo-gravimetric Properties of Polished Rice (在新标签页中打开) bbrc.in
  9. CarsGuide: 2024 Toyota Corolla Dimensions (在新标签页中打开) carsguide.com.au
  10. Wolfram MathWorld: Pyramidal Frustum (在新标签页中打开) mathworld.wolfram.com
  11. Control of Thousand-Grain Weight by OsMADS56 in Rice (NCBI/PMC) (在新标签页中打开) pmc.ncbi.nlm.nih.gov

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