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回顧:圓周率能算盡嗎?若圓周率算盡了,會出現怎樣的後果?

2024-10-26科學

生活中,人們總能聯想到一些奇奇怪怪的問題,比如地球會墜落嗎? 外星文明 會突然降臨地球嗎?

外星文明構想

現在,我們集中討論這麽一個問題, 圓周率能算盡嗎 ?如果算盡了,會出現什麽後果?

無理數?有理數?

一直以來,我們都將圓周率也就是π認為是無理數,它本身有 無限不迴圈 的特性,所以不存在算盡的說法。

但是,僅僅因為沒有算到盡頭就將它歸結為無理數,真的科學嗎?也許它真的沒有盡頭,也許它的盡頭在人類計算能力之外。

畢竟對於整個宇宙來說,以數值來衡量,會大到令人感到害怕。

比如 可觀測宇宙 的直徑約為960億光年,相當於960乘以10^8光年,相當於960*10^8*10^12千米。

可觀測宇宙構想

相信,與整個宇宙比較,這個數值不過是沙漠中的一粒塵埃。

因此,有沒有那麽一種可能:圓周率其實是 有盡頭 的,只是人們沒有算到那裏而已?

2019年,谷歌公開宣布已經將圓周率算到了小數點後31.4萬億位。

2022年,谷歌再次打破自己的記錄,推算到了小數點後100萬億位。

這個時候有人可能會問,100萬億還不夠嗎?要知道,這個數碼已經可以列入天文數碼行列,然而這對於整個宇宙來說,還是太「小」了。

浩瀚的宇宙

也許,人類在未來將圓周率算到 幾萬萬萬億 之後,能夠從實踐當中得出結論。

不過,早在上世紀中期,著名數學家伊萬·尼文就利用微積分和反證法,從理論上證明了圓周率是無理數。

整個過程都是些比較燒腦的方程式式,就不給大家舉例了。

但是,理論終究是理論,自古以來,被推翻的理論不計其數,毛主席說過「 實踐 是檢驗真理的唯一標準」。

雖然我們沒有辦法從實踐證明它是不是無理數,但是,我們可以設想假如圓周率算盡後,會發生什麽?

π

圓周率算盡

別看圓周率只是一個「小小的」數碼,但是它在整個 數學界可是最核心的存在之一

工程師為了建築的準確性,在計算的時候通常要取圓周率小數點後 20位 左右。

而在航天領域當中,圓周率更是精確到了小數點後的40位,甚至更多。

因此,如果說圓周率有盡頭,人們建造的所有工程都存在缺陷,火箭等一系列航天器材將無法正常執行。

火箭結構示意圖

以圓周率為核心的 微積分 也將不能成立,數學界會引起一場軒然大波,一切有關圓周率的理論和方程式式得重新建立。

這對於人類來說,無疑是殘忍的,畢竟,如今數學界所有的累積都是歷代遺留下來的精華,要是一下子全被推翻,很多數學家可能會發瘋。

此外,許多物理學公式都要運用圓周率,當然,前提是圓周率是無理數。

比如,愛因斯坦的 重力方程式 ,就將圓周率放到了一個重要的位置。

愛因斯坦重力方程式

如果圓周率能夠算盡,如今的宇宙時空可能超乎人們的想象,微觀世界的粒子也不是科學界所觀察的那樣。

圓周率還被運用在 密碼 當中,某些重要的資訊會被加密,只有透過特定的金鑰才能將資訊提取出來。

金鑰相當於保險櫃的密碼鎖,此前人們在設定金鑰的時候,通常是在電腦上提取隨機數作為金鑰。

但是,能力強的電腦黑客能夠追蹤電腦的「隨機」過程,以此來盜取金鑰。

後來,人們就利用了圓周率無限且不迴圈的特點,采用其數值,組成真正的隨機數,即使電腦黑客再厲害,也不可能盜取金鑰。

電腦黑客

要是圓周率有限,即使它背後的位數再多,只要電腦效能達標,黑客也能盜取金鑰,一切都只是時間問題。

有傳聞稱,美俄的 核武器 控制系統采用的就是這種金鑰,保證系統絕對安全。

核聚變與核分裂

圓周率有限,也就意味著人類要尋找新的安全金鑰,在此前之前,若是被一些別有用心的人破譯,世界都將陷入危機之中。

樂觀的來看,如果圓周率被算盡,也有好處的。

有科學家猜想,圓周率可能與 宇宙的大小 有關,由於宇宙一直在 超光速膨脹 ,而人類計算速度有限,所以沒辦法將圓周率計算到盡頭,也無法探知宇宙的邊界。

宇宙一直在迅速膨脹

圓周率的盡頭就是宇宙的奧秘所在。

並且,某些用科學無法解釋的東西,也有可能透過圓周率的盡頭來解決。

比如,我們神奇的 量子力學 ,被人們稱為最接近神學的存在。

因為量子世界十分奇特,所有的現象都超乎人們的認知。

著名的 薛定諤的貓實驗 ,就提出,在量子世界當中,貓是處於生和死的疊加狀態。

而量子纏結更是讓人難以理解,簡單來講,兩個粒子之間如果處於纏結狀態,那麽它們的變化方向是一致的,這種變化可以無視距離。

量子纏結概念圖

假如其中一個粒子翻轉了一圈,另一個即使位於100億光年以外,也會 同時發生反轉

不少人認為愛因斯坦的廣義相對論被打破了,因為廣義相對論當中指出,資訊是不能超光速的。

比如處於a點的人和b點的人相隔3光年,a點想要給b點的人說一句生日快樂,不論用什麽辦法b點的人至少要3年時間才能收到資訊。

因此,我們如今觀察到的 超新星爆炸 ,很有可能是在成千上萬年前就已經發生,如今才將資訊傳遞過來。

超新星爆炸的結局

奇怪的是,位於兩個處於 量子纏結 狀態的例子,竟然可以無視資訊的傳遞速度,這是怎麽回事呢?

目前,科學家只能將其歸結為量子世界的奇妙性,愛因斯坦的廣義相對論是沒有問題的。

那麽,圓周率和量子世界又有什麽關系呢?

如果圓周率能被算盡,那麽它可以為人們研究量子世界提供一種新的思路,促使我們揭開神秘的量子世界。

神奇的數碼

除了圓周率以外,數學界還有許許多多神奇的數碼。

第一, 8020 ,通俗來講,就是在社會事物的發展當中,重要的部份只能占據2成,不重要的部份占據8成。

8020概念

這是社會 穩定執行 的法則之一,比如人類的財富,絕大多數都掌握在這2成人手中,而剩下的8成人掌握的財富對整個社會的影響微乎其微。

再比如,一個行業當中,真正的精英只占據20%,他們是行業的決策者,決定行業的生死存亡,剩下的80%是勞動者,對行業的影響沒有那麽大。

金字塔數碼142578 ,據說這是金字塔內留下的數碼,能夠證明一個星期有7天的時間。

金字塔數碼

如果把這串數碼從 中間分開 ,並相加,可以得到999,並且越往後分一位,就會多一個9。

可見數學的世界多麽奇妙。