已被算到62.8萬億位!科學家如此執著計算圓周率,到底有何意義?

天空之城 2022/07/17 檢舉 我要評論

我們都知道,圓周率是一個無限不循環小數,雖然它的計算過程非常復雜,除了專業的研究人員之外,一般很少會有人專門去了解,不過對他所代表的意義,我們其實他中小學階段就已經開始接觸了。

關于這個特別的數字,大家經常都會做一個有趣的游戲,那就是比賽背誦圓周率的位數,誰背得越多,也就意味著他的記憶力越好,對數字越敏感。

圓周率的計算

其實,在生活當中實際用到圓周率的時候,其實并不需要用上這麼多位數,甚至我們自己也不用去思考要用到小數點后幾位,因為電腦會幫我們解決這個問題。

但是對科學研究領域熟悉的朋友應該知道,其實直到今天,關于圓周率小數點后面的位數,依然在不斷地延伸,不過是借助理論還是計算機,科學家們從來沒有放棄過對這個問題的追索。

有很多人就會感到非常奇怪,這麼做的意義是什麼呢?

既然從理論上已經知道了圓周率就是一個無限不循環小數,是永遠不可能窮盡的,而且在實際的生產應用當中也沒有相應的需求,那麼耗費大量的人力和精力在這件事上面,難道不是一種無用功嗎?

一般來說,無論是被運用于哪一個領域,圓周率的計算都只會取一些近似數,比如我們在數學學習的過程當中,一般都會精確到小數點后兩位,也就是3.14,這樣做可以方便我們的計算。

而在一些工程項目當中,不管是建筑還是器械,即使是精確度再高的物體,也最多需要精確到15位左右

根據科學家的調查統計,在所有的應用領域當中,最高的精確記錄是圓周率的小數點后40位,超過這個數字的寥寥無幾。

但是要知道,目前研究者們對于圓周率的位數追索,已經達到了幾十萬億的級別,那他們到底為什麼要這樣做呢?

先來說一下圓周率,其實這個數字的發現有很長一段時間的歷史。在古人的時期,因為沒有便捷的計算方法,也沒有像計算機這樣的儀器設備輔助,所以他們只能夠用手算,雖然結果有一些誤差,但是基本上和今天的計算結果已經非常相近了。

從歷史沿革上來看,圓周率的計算最早應該是從古希臘時代開始,在這之后才慢慢出現在中國,以及歐洲的一些地方。

每個地方的文化和歷史背景不同,所使用的計算方法也各有差異,當然這些都是古人的智慧結晶,如果沒有他們,也沒有后來能夠進行進一步研究的基礎。

歷史與未來

中國歷史上的圓周率計算比較有名的是魏晉時期,當時的數學家劉徽獨創了一個特別的方法,名叫割圓術,并最后計算出圓周率的結果是3.1416。

這基本上已經和今天的結果沒有什麼差別了,只是精確和不精確的區分,可見他的方法是確實有用的,那麼什麼叫作割圓術呢?

其實就是類似微積分的方法,在一個圓形圖形當中不斷地放入正多邊形,將它們不斷地累加,讓最終覆蓋的面積可以無限接近圓心圖形的面積。

從理論上來說,正多邊形的數量越多,最后能夠得到的結果也就是精確,按照歷史資料的記載,劉徽最后得到的結果是放入了3000多個正多邊形之后,才推算出來的,可以說是相當不容易了。

另外一個比較有名的數學家,就是南北朝時期的祖沖之,他當時所計算出來的結果其實和劉徽差的不是很多,但是站在圓周率研究的角度來看,其實是一個非常巨大的進步。

因為它將最后的數字精確到了小數點后7位,而且還給出了一個浮動的區間,在這最后的1000多年時間當中,整個世界都沒有比他更準確的圓周率計算結果了。在那個沒有計算機的年代,可以想象要得出這樣的精確程度, 需要花費多少精力和時間。

計算機的發明讓人類的計算能力得到了前所未有的提高。

從上個世紀開始,圓周率計算就已經完全交給了電腦,從最初的小數點后兩千多位,到70年代的100多萬位,再到今天的62.8萬億位。

這個小小的數字見證了人類歷史的發展和進步,關于它的紀錄不斷被打破,有人甚至會認為,按照這樣的發展趨勢,也許有一天人類真的可以把圓周率計算到最后一位,當然這在理論上來說是不可能做到的。

所以還是回到那個問題,為什麼科學家要在這麼長的時間當中堅持繼續一件看起來沒有意義的事情呢?

一句話來說就是,他們相信在圓周率當中隱藏著關于宇宙的秘密

我們都知道這是一個無限不循環小數,隨著位數的不斷增長,我們可以從中發現更多的數字組合,也就是說理論上,人類可以想象到的任何數字,都是可以在圓周率當中找到的。

這些數字代表著人類的生產生活,比如我們的人口數,每個人的生日,社保編號,身份證號等等,甚至可以再利用不同進制之間的轉換,來增加它能夠代表的事物的豐富性,從而囊括整個宇宙。

當然,這只是一種角度,對于數學家而言,整個世界都是可以被數字化的, 所有的關系都是數學關系,而當我們在窮盡一個無限不循環小數的時候,其實就是在不斷地接近關于數學的最終極的奧秘。

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