宇宙酒店
 

  雖然如此,總管的愁悶依然沒有過去。原來流浪者並不滿足單單建立宇宙酒店,他們毫不疲倦地建造無限間酒店,每簡都有無限個房間。為此,他們拆了很多個銀河,使得銀河間的平衡破壞了,這會產生嚴重的後果。所以人們要求除了我們住著的那間外,其餘所有的都要關閉,把所用的材料放回原處。可是剛好全部酒店(包括我們那間在內)都已住滿了,這個命令很難執行。他受命要將無限間酒店的房客(其中每間都有無限位房客)都搬到我們這裏。但這裏早已住滿了!

  「我受移了!」總管叫著。「我首先安囂好多出的一位,接著是另外999,999位新客,然後甚至是一個旅客們的無限集;如今他們竟然要我去為無限個多的無限位住客的集安排房間。這不行,酒店不是橡皮造的,隨便他們怎樣安置好了。」

  然而命令終究是命令,他們有五日時間去準備迎接新房客。在這五日中,酒店無人工作——人人都思量如何解決才好。為此,他們宣佈舉行一個競賽——獎品是遊覽某銀河;可惜所有提出的解答都沒有成功,後來有個正在受訓的廚子建議:不須動1號房客,2號的搬到1001號,三號的則去2001號等等。之後將第二間酒店的房客安置在我們的2號,1002號,2002號等等,第三間的則入住3號,1003號,2003號等。這個辦法被否定了,因為我們不知如何給第1001間酒店的房客找地方;然而,依此法,最初1000間酒店所有的房客都有房住。這使我們想起這樣的故事;奴性十足的羅馬元老院提議改稱九月為梯伯里亞斯, 以此榮耀皇帝(七、八兩個月已分別命各為朱里安斯和奧古斯脫斯),不料梯伯里亞斯刻薄地問他們,「那麼,對第十三位羅馬皇帝你們能做些什麼?」

  酒店的簿記員提出頗為精彩的變通方法。他說我們可以利用一個幾何級數的特性來安排客人:第一間酒店的人住2,4,8,16,32等號房(這些數字組成一個公比為2的幾何級數),第二間的則住3,9,27,81等號,他們是一個公比為3的幾何級數的各項。他建議用同法處置其他酒店的客人,但總管問他:

  「是否我們對第三間酒店採用一個公比為4的幾何級數?」

  「這個當然。」

  「那不成,前頭4號房已被來自第一間酒店的佔著。如此,我們怎樣處置第三間的人呢?」

  輪到我開口了,至少我是在恆星學院修過五年數學的人,並非一無所用。

  「用質數罷,把第二間酒店即客人搬到2,4,8,16…號,第二間的去了3,9,27,81…號,第三間的去5,25,625…,第四間的去7,49,343…號。」

  總管問道,「會不會發生兩人同房呢?」

  「不,如果我們取兩個質數,沒有一個他們的整數冪能相等。如果p,q是質數,p≠q,且m,n是正整數,那末pm≠qn。」

  總管同意我的見解,並立即根據我提出的方法進行改良,在那裏,只需用到質數2和3。即是說:他將第n間酒的m號房客遷進2m3n號房。這樣能行,因為如果m≠p或n≠q,2m3n≠2p3q。故沒有一房會有兩人佔用。

  這建議很受歡迎,它是一個人們認為不可解的問題的答案。然而總管和我都不是得獎者;如果我們的解法得到採用,就會有許多房間剩下不用。(根據我的方法——空出了如6,10,12號房間,總之是所有非質數冪的號數的房間,而根據總管的——則空出了所有不能寫成2m3n形式的號數。)還是其中一個集郵家提出最佳的解決方法,他是天鵝銀河系的數學學院院長。

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以上資料摘自:
1. N. YA. Vilenkin著、李鍾蓀譯,《集的故事》,商務印書館,香港,1988。