宇宙酒店

宇宙酒店

 我參加仙女星雲俱樂部的敘會,一直延續至深夜,回家時已相當遲了。整晚我受著惡夢的折磨。我夢見我吞下一個巨大的庫爾度,又夢見再踏足於杜森多夫行星上,我不曉得怎樣逃避一個可怕的能將人變為六角形的機器,然後呢……人們通常勸告老年人不要與味濃的蜜酒打交道。一個意外的電話把我帶回現實。原來是我的老朋友和星際旅伴達蘭托教授打來的。
 「有件急事,親愛的離子,」我聽見他說,「太空人發現了字宙裏有一個奇異物體──一道神秘黑線由一個銀河系伸到另一個中,誰也不知道是什麼回事。甚至最好的望遠鏡和火箭上的無線電望遠鏡亦無法找出結果。我們最後求助於你,請立即依星雲ACD-1587。」
 翌日我由修理店取回我的舊光子火箭,裝配上我的時間加速器和電子機械人。它通曉所有語言和關於星際旅行的故事,它能使我至少在五年長的旅程中得到娛樂。然後我就出發去處理那件急事。
 正當電子機械人剛講完他所有的故事,正在開始重複時(沒有比第十次重聽那些老話更煩了),我的旅程目的地就在不遠處出現。遮著那條神秘線的銀河都在我後面,前面就是……宇宙酒店。不久前我為那些星際流浪者建造了一個小行星,可是他們把它拆開乎,結果一個庇護所也沒有了。之後,他們在另外一個銀河系決定終止流浪,並建造一所壯觀建築物──為所有宇宙旅客而設的酒店,這間酒店幾乎跨越過所有的銀河。我說「幾乎所有,原因是流浪者們拆掉了一些無人住的銀河系,同時帶走了餘下的每個銀河中某些位置不好的星團。
 然而,他們把建築酒店的工作做得極好,每間房都裝有供應冷、暖等離子體的龍頭,如果你願意,你可以在晚上分散為原子,明早服務員會把你合回原形。
 但是,最重要的是酒有無限個房間。流浪者希望沒有人再聽到那句在他們流浪時經常困擾他們的話「沒有空房」。
 話雖如此,我的運氣卻不好。進入門廊時第一眼就看到一個牌:參加宇宙動物學家會議的代表請上127樓登記。
 由於所有銀河都派來了宇宙動物學家,因此代表有無限個;於是,與會者佔用了所有房間。沒有我的地方。真的,經理試圖勸服一些代表兩人用一房,使得我可以與其中一人共用,房間。可是當我知道一個同房要吸氟氣,另一個則認為860℃室溫方才正常時,我只得婉言拒絕這些「好」鄰居。
 僥倖的是酒店的總管曾經是個流浪者,還記得我幫過他和他的朋友。他想替我在酒店找個地方。畢竟在太空過夜,會染上肺炎的。幾經思量之下,他就對經理說:
 「送他去一號。」
 「那我把一號房客安置在何處?」
 「送他去二號。二號房的房客搬往三號,三號的去四號,依此類推。」
 就是從這點我才開始領悟到酒店的特殊性。如果只是有限個房間,排在最後號碼的房客便要搬到太空去。正因為有無限個房間,於是人人都有地方了,而我亦無須剝奪宇宙動物學家們的房間。

 次早,託異得很,他們要求我搬到一百萬號。原來,VSK—3472銀河來了一批遲到的宇宙動物學家,酒店又得騰空999,999個房子給他們。但是,逗留到第三天我到經理處付賬時,很震驚地見到經理的窗外竟排著長龍,一直排到麥哲倫星雲。就在這個時候,我聽到一個聲音:
 「我想出兩個仙女座星雲的郵票換取一個天狼星的郵票。」
 「誰人有宇宙紀元57年的厄比安郵票?」
 我迷惑地轉身問那個經理:
 「這是什麼人?」
 「這是星際集郵家會議。」
 「很多人嗎?」
 「是個無限集——每個銀河有一代表。」
 「但你怎樣找房子呢;到明天以前宇宙動物學家是不會遷出的。」
 「不知道了;我正要找總管談幾分鐘。」
 不過,發覺這次問題複雜得多;他們由幾分鐘講上一個小時。最後,經理離開總管辦公室,進行他的新安排。首先他叫一號房客搬去二號;對我來說很出奇,因為憑我的經驗,那樣只會空出一個房間,而他卻要找出不少於集郵家的無限集的空房。然而經理繼續發令:
 「把二號房客搬進四號,三號的去六號;總括來說,住在n號的房客到2n號去。」
 現在他的計劃清楚了:用這個法則,他可以空出奇數號房組成的無限集,去安置集郵家。而讓宇宙動物學家佔用偶數號房,集郵家則佔用奇數號房。(我沒有提及自己——三日來我與動物學家相處得很友好,以致我被選作名譽代表去參與會;所以同所有的宇宙動物學家一樣,我也要搬房間,由一百萬號搬去二百萬號。)我的一個集郵家朋友,他排在第574位,得到了1147號房。總之,排第n位的集郵家得到2n–1號房。
 次日,房間問題緩和了——宇宙動物學家會議結束,他們要起程回家我搬進總管住所,他住所那裏有間空房。但是對住客是好的事並不常使管理人開心,幾天後我那慷慨的主人有點愁悶了。
 我問他:「有什麼不妥?」
 「半數的房間都空了,我們的經濟計劃不能完成。」
 其實我不太了解他說的是什麼經濟計劃,無論如何,他已收過無限個房間的租金,不過我還向他建議:
 「好吧,何不把客人們安置得緊密點;四處搬動他們使得所有的房間住滿為止。」
 這個是易事。集郵家住的是單數號房:1,3,5,7,9等等。他們不動1號,將3號房客搬去2號,將5號房客搬去3號,將7號去4號等等。最後,即使沒有新客到,所有房間卻又再次住滿了。
 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。
他建議我們去作一個方表,其中橫列出現酒店號數,直行則出現房間號數。例如,第四列與第六行交匯處將出現第四間酒店的6號房。以下就是這個方表(事實上只是其中的左上角,我們不得不這樣做,否則我們要寫上無限多的行和列),
(1,1) (1,2) (1,3) (1,4) (1,5) (1,n)

(2,1) (2,2) (2,3) (2,4) (2,5) (2,n)

(3,1) (3,2) (3,3) (3,4) (3,5) (3,n)

(4,1) (4,2) (4,3) (4,4) (4,5) (4,n)

(5,1) (5,2) (5,3) (5,4) (5,5) (5,n)

(m,1) (m,2) (m,3) (m,4) (m,5) (m,n)
「現在可依方表去安置客人了。」
「怎麼辦?」總管並不明白。
「用方形排法。將(1,1)即第一間酒店1號房客安置於1號,(1,2)即第一間酒店2號房客安置於2號;(2,2)即第二間酒店第二號房客安置於第3號;至於入住4號的,應是(2,1)即是第二間酒店1號房客。這樣,位於左上角邊長為2的正方形所有房客,都一一安置好了。之後,將(1,3)的房客安置於5號,(2,3)於6號,(3,3)於7號,(3,2)於8號,(3,1)於9號(這些房間組成邊長為3的正方形)。」按此法我們繼續進行下去:
(1,1) (1,2) (1,3) (1,4) (1,5) … (1,n) …
↓ ↓ ↓ ↓ ↓
(2,1) ← (2,2) (2,3) (2,4) (2,5) … (2,n) …
↓ ↓ ↓ ↓
(3,1) ← (3,2) ← (3,3) (3,4) (3,5) … (3,n) …
↓ ↓ ↓
(4,1) ← (4,2) ← (4,3) ← (4,4) (4,5) … (4,n) …
↓ ↓
(5,1) ← (5,2) ← (5,3) ← (5,4) ← (5,5) … (5,n) …

(m,1) ← (m,2) ← (m,3) ← (m,4) ← (m,5) … (m,n) …
「真的夠房給所有人用嗎?」總管有些疑惑。
「當然啦,根據這個法則,我們將來自第一個n間酒店的第一個n房間的旅客安置於第一個n2間房,因此或遲或早,每位都得到一間房。例如,如果我們談到來自第136號酒店的217號的房客,他會在第217步得到房間。我們甚至很容易算出哪一間房是他的。它會有房號2162+136。一般而言,如果房客住於第m間酒店的n號房,若n≧m,則他人用(n-1)2+m號;若n<m,則佔用m2-n+1號。」
這個建議的方案被認為是最好的——所有酒店的房客都能在我們的酒店找到地方,而沒有一個空位。這個集郵家兼數學家獲獎了——遊覽LCR—287號銀河系。
為了慶祀這樣成功的解答,總管組織招待會邀請所有客人。然而,招待會也有它的問題。住偶數號房客來遲了半小時,而當他們到達時,所有的椅都用了,雖則好客的總管原本預算好一人一椅的。他們只好等別人移好位置,騰出足夠的空椅來才入坐。(當然,並沒有另外搬進新的椅子來。)後來雪糕上桌時,竟然發現每人都有雙份,而廚子卻只準備好一人一份。我希望現在讀者自己能夠想出其中究竟。招待會結束後,我就走進我的光子火箭,起程返回地球。我要把宇宙裏的新庇護站的情況告訴地球的太空人。除此之外,我想請教一些傑出的數學家與及我的朋友蘭托教授,問問關於無限集的特性。

髑髅曰:“死,无君于上,无臣于下,亦无四时之事,
从然以天地为春秋,虽南面王乐,不能过也。”
庄子不信,曰:“吾使司命复生子形,为子骨肉肌肤,
反子父母、妻子、闾里、知识,子欲之乎?”
髑髅深颦蹙额曰:“吾安能弃南面王乐而复为人间之劳乎!”