有一种说法,如果科学家解开了圆周率,那么就证明宇宙中没有圆,以前的许多科学理论就是错误的,整个人类文明的认知将会被完全颠覆。
人类计算圆周率的开挂历史
众所周知,圆周率是圆的周长与直径的比值,一般用希腊字母π表示,它是一个在数学和物理学中普遍存在的数学常数。
圆周率
由于圆周率是一个无理数,所以计算出圆周率的具体数值就成为了一个不可能完成的任务。但是,人类的求知欲是无穷无尽的。从四千年以前一直到现在,世界各国的历代科学家都在孜孜不倦地计算圆周率。
大约在公元前1900年,古巴比伦人就已经算出了圆周率的近似值为3.125。
公元前三世纪,古希腊数学家阿基米德开创了人类历史上通过理论计算圆周率近似值的先河。
公元前二世纪,中国古算书《周髀算经》中就出现了对圆周率的计算:“径一而周三”。
圆
公元480年左右,我国南北朝时期的著名数学家祖冲之计算出圆周率的值在3.1415926和3.1415927之间。在此后的800年时间里,祖冲之计算出的圆周率都是全世界最准确的。
1610年,德国数学家鲁道夫·范·科伊伦用尽了毕生的精力,终于将π值计算到了小数点后35位数。
1948年,英国的弗格森和美国的伦奇共同发表了π的808位小数值,这是人工计算圆周率的最高纪录。
计算机发明以后,人类在计算圆周率的道路上才真正实现开挂。
1950年,科学家首次利用一台计算机计算出了π的2037个小数位,用时只有70个小时。
超级计算机
2010年,日本人近藤茂利用一台家用电脑和云计算相结合,计算出圆周率到小数点后5万亿位。
2019年,谷歌宣布日裔前谷歌工程师爱玛在谷歌云平台的帮助下,计算到圆周率小数点后31.4万亿位!
科学家近乎痴狂的计算圆周率,到底是为了什么
我们可以发现,如果说古代科学家通过手算圆周率将其精度一点一点地提高是一种突破、一种信仰的话,那么近几十年来现代科学家通过计算机来计算圆周率的无穷近似值,就单纯地变成了一个毫无意义的数字,尽管其精度达到了令人难以置信的程度。
圆
一代又一代科学家近乎痴狂地追逐圆周率的精确值,到底是为了什么,有哪些现实意义呢?
首先,它可以用来检验一台计算机的性能。自从人类第一次见识到计算机的巨大威力之后,从此就一发不可收拾了。每当开发出一款划时代的计算机,科学家们总要用圆周率π来检验一下它的性能。用圆周率来检验计算机的性能,至少有两个好处:一是圆周率是个无理数,它是不可能被算尽的,所以无论是再先进的计算机,都摸不到π的天花板,所以这个检验工具是非常合适的,不用担心爆表。二是圆周率虽然不可能被算尽,但是它小数点以后的位数却是可以计数的,这样一来,哪台计算机的性能更先进,通过简单的计数对比就能够得出结论了。
《生活大爆炸》中的科学家
其次,圆周率在密码学中的妙用,也非常令人期待。互联网时代,个人隐私非常重要,为了防止隐私泄露,给个人信息加密就显得很有必要。然而,简单的密码很容易被破解出来。密码学家一直在探索寻找真正的无序无规律密码,因为只有这样的密码才不容易被破解,这时密码学家想到了圆周率。圆周率的位数理论上是无限的,而人类已经计算出了31.4万亿位,用圆周率来辅助生成密码,无疑是很好的选择。
爱因斯坦
再次,圆周率计算的方法和思路能够引发新的概念和思想。尽管现代计算机的计算速度超出了人类的想象,但是如何改进计算技术,研究出更好的计算公式,使公式收敛得更快、能极快地达到较大的精确度,仍然是科学家面临的一个重要课题。
仰望星空,探索宇宙
最后,计算圆周率有助于个人青史留名。在历史上,凡是对圆周率的计算做出过重大贡献的人,最终都没有被历史遗忘,比如阿基米德、张衡、刘徽、祖冲之、斐波那契、金田康正、近藤茂等。英国的威廉·山克斯耗费了15年的时间,终于在1874年算出了圆周率的小数点后707位,并将其刻在了自己的墓碑上作为一生的荣誉。可见,威廉·山克斯计算圆周率的主观愿望是希望自己能够青史留名。不过可惜的是,后人发现他从第528位开始就算错了。这就意味着,从第528位到707位,全部都是错的。这让他成为了圆周率计算历史上的一个著名反面教材。
写在最后
圆周率不能够被算尽的理论依据是正多边形无论被分割多少次,它本质还是正多边形,跟平滑曲线有着本质的区别。然而,如果圆周率能够被算尽,那么就反过来证明,真正的圆和平滑曲线是不存在的,那么以往所有的圆和平滑曲线的理论就都是错误的,甚至涉及到物理、航天等多个领域的理论坍塌。
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