當前位置: 華文世界 > 科學

圓周率已算到105萬億位!科學家對圓周率如此執著,究竟是為什麽

2024-08-09科學

收集大家好奇的腦洞知識,整理有價值的學習資料,供一直奔波在學習路上的友友們參考借鑒

今年的國際圓周率日(3月14日),美國趣味科學網站報道稱,總部位於美國加州的電腦儲存公司「Solidigm」釋出聲明,該公司已將圓周率(π)計算到小數點後約105萬億位,打破此前1,00萬億位的世界紀錄。

有人認為對圓周率的執著等同於秀肌肉,壓根毫無意義。而事實上,科學家對圓周率的執著意義非凡,這背後隱藏著一個讓人焦慮的奧秘。

了解π的定義和由來

π是一個數學常數,我們把它叫做圓周率,定義為圓的周長和其直徑的比值。π是一個無理數,不能用分子表示,同時它還是一個超越數,不是任何有理數多項式的根。

早在大約公元265年,中國的數學家劉徽創立了割圓術,到了公元480年,透過割圓術計算出圓周率約3.1415926和3.1415927之間,到了現代的超級電腦,已經將圓周率計算到了100萬億位。

到了1706年,數學家威廉·瓊斯在所出版的【新數學導論】中,提出用字母π表示圓周率,而這一符號真正被發揚光大是由數學家萊昂哈德·歐拉普及開來的。

試圖把π算盡

在歷史上曾有人執著的計算π,試圖把π算盡,其中比較著名的是美國印第安納圓周率法案。

據資料記載,1894年,印第安納州一位業余的數學家愛德華·古德溫堅信自己發現了化圓為方的正確解法,並強烈要求州參議員透過法律的形式確定這一真理,並授權給印第安納州免費使用,不收取任何形式的專利使用費。

根據這位業余數學家的計算,得出了一個較為奇怪的結論:90度角的懸長和弧長之比為7:8,正方形對角線和一邊之比為10:7, 直徑與周長之比為5/4:4。因此π=8×4/10=3.2

漫畫家Rock Island Argus所做的諷刺印第安納圓周率法案的漫畫

當時這份大膽又離譜的演算法,輾轉於金融委員會、沼澤地委員會等等部門。一位議員將該法案推薦給普渡大學的教授沃爾多指正,沒想到,資深的沃爾沃教授直言道:自己見過很多瘋子,所以不想見到更多。

π有可能被算盡嗎?

這一直是一下令人膽寒的議題,也是科學家執著於算盡的奧秘。

早在1947年,伊萬·尼文就利用微積分和反證法證明π是無理數,如果未來被證實π能夠被算盡,成為了一個有理數,那麽這就意味著數學體系需要重新建立,而目前的科學測量標準將被統統推翻。

還記得上文提到的割圓術嗎?

如果圓周率被算盡,割圓術就完全可以講通了,根本就沒有圓,而我們所理解的圓實際上等於正多邊形,圓的光滑曲線實際上是無數個小線段。延伸來想,後思極恐!

1、曲線是不存在的。

我們會發現幾何學中的圖形會變得混亂不堪,相應的面積演算法也徹底崩塌。

2、微積分是錯誤的

現代人利用微積分知識制成的集成電路將不再存在,航天工程中運用微積分制作的模擬軌域也不會出現,或者說出現的一切都是瞎蒙的。更為嚴重的是,物理中的很多常數都與π有關,因此組成物質的分子,原子的電子軌域可能會變得不穩定,物質能以凝聚成形,整個世界也會因此而受到牽連。

當然以上的設想都有點瞎操心,π目前已經被確定,無疑是一個無理數,也不可能被算盡的。因此科學家執著於計算它,還有另一個目的。

檢驗超級電腦能力

Solidigm公司能打破圓周率計算的世界紀錄,絕不是輕而易舉實作的,整整耗時75天,利用了100萬的GB數據,需要的計算能力與數10萬部智能電話相當。

可見計算圓周率的過程極其復雜,對電腦的運算能力和穩定性要求極高,因此,計算圓周率可以很好地輔助超級電腦的發展。

對於那些擔憂「早晚有一天能將π算盡」的人來說,真的可以考慮去印第安納州當議員。

▲我是姍姍,目標40歲退休的江南女子。關註我,就是在增長自己的知識點,提升自己的學習力!願在這個混沌的世界裏,遇見純粹的你,堅持夢想的你,持續充電的你,共觀這大千世界裏的無限美景!