曾經有人提出這樣一個問題:我們可以說20厘米是10厘米的2倍,20克是10克的2倍,20年是10年的2倍,那么是否可以說20℃是10℃的2倍呢?
這里,涉及物理上的一個熱力學問題。首先,0℃是沒有溫度嗎?不是的。溫度達到什么數值才算是沒有溫度呢?熱力學上提到,所謂“沒有溫度”是指分子停止熱運動時的溫度,即“絕對零度”,記作0開爾文。而開爾文與攝氏度的換算關系是:攝氏度=開爾文-273.15。
因此,10℃是283.15開爾文,那么它的2倍就是566.3 開爾文,293.15℃。所以,10℃的2倍應當是293.15℃,并不是20℃。
再舉個例子,在我國舊鞋碼的標準中,如果鞋碼是40碼,那么它的2倍是不是80碼呢?中國舊鞋碼與厘米鞋碼(中國新鞋碼)的換算關系是:中國舊鞋碼=厘米鞋碼×2-10。
簡單計算可知,40碼的鞋子是25厘米,2倍是50厘米,即90碼的鞋子。同理可以算出,20碼的鞋子的2倍也不是40碼的鞋子,而是50碼的鞋子。
還有一個有趣的情況,0碼鞋子的2倍是10碼鞋子,因為0碼鞋子是5厘米,2倍是10厘米,即10碼鞋子。-2碼鞋子的2倍是6碼鞋子,因為-2碼鞋子是4厘米,2倍就是8厘米,即6碼鞋子。
為什么“厘米”作為鞋碼的量詞可以直接用乘法來計算倍數,而“碼”作為鞋碼的量詞,卻不可以直接用乘法來計算倍數呢?因為0厘米表示沒有長度,而0碼卻不是沒有長度。
這樣,我們可以得出結論:只有當0表示沒有的時候,才能用乘法進行倍數計算。數據可以分為4種,分別是定類數據、定序數據、定距數據和定比數據。
定類數據:數字只代表類別,沒有順序,不能比大小,不能進行四則計算。比如郵編,你不能說100086號是100000號加86號,也不能說100086比100085大,有100086號和100088號,也不意味著一定有100087號;再比如手機號碼,你不能說131開頭的號比136開頭的號小,這只是人們對不同通信公司運營的號段進行規定。
定序數據:數字代表“序數”或者“等級”,有順序,則可以比大小,但不能進行四則計算。比如等級,你可以說五星級賓館比四星級賓館等級高,四星級賓館比三星級賓館等級高,但不能說三星級賓館加二星級賓館就是五星級賓館;你可以說初二年級比初一年級高一個年級,但是不能說初二學的知識就是初一學的2倍。
定距數據:沒有絕對零點(0不代表無,通常只是一個分界值),有順序,可以比大小,數據的差值有意義,但比例沒有意義。比如溫度,你可以說20℃比10℃高,且高10℃,但是不能說20℃是10℃的2倍;再比如時刻,你可以說2點比1點晚,且晚1小時,但不能說2點是1點的2倍;你也不能簡單地說地震8級就是地震4級的2倍,因為從地理學上說,震級每增加一級,地震釋放的能量是上一級的2倍。
定比數據:有絕對零點(0 代表無),有順序,可以比大小,數據之間的差值和比例都有意義,可以進行四則運算。比如開氏溫度,你可以說20K比10K高,且高10K,而且20K是10K的2倍;再比如時間,你可以說2小時比1小時長,且長1小時,而且2小時是1小時的2倍。
再回到開頭的問題上,之所以不能說20℃是10℃的2倍,直接原因是數據類型不允許,攝氏溫度是定距數據,所以不能計算倍數;根本原因在于攝氏溫度的比例運算在物理學上沒有意義。