![]() 大家知道,圓的周長與直徑的比值就是圓周率,用希臘字母表示也就是π。π是一個無限不循環(huán)的無理數(shù),在小數(shù)點之后存在著無限多個數(shù)字,并且不會循環(huán)。 令人驚訝的是,就算已經(jīng)證明了π的小數(shù)點之后的數(shù)字是無窮的,仍然有不少科學家們想要把它繼續(xù)算下去。 最新成果顯示,瑞士的一名研究人員利用一臺超級計算機,耗時198天,將圓周率計算到了小數(shù)點后62.8萬億位,創(chuàng)下了世界紀錄。 那么,科研人員們投入如此大的精力,去計算一個永遠算不出盡頭的數(shù)字,這到底有什么意義? 圓周率的歷史 圓在生活中是再常見不過的事物了,因此,人類對于圓的研究也已經(jīng)經(jīng)歷了相當漫長的一段時間。 讓我們把時間往前追溯到古巴比倫時代,也就是公元前1900年左右,那時的人類就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了圓周率的計算公式。 在一塊古老的石匾上,清楚地記錄著當時的數(shù)學家們計算出的圓周率公式,在那時,π約等于3.125。 不過,更早發(fā)現(xiàn)圓周率的似乎是古埃及人。 大家知道,埃及以金字塔聞名于世,而如果仔細觀察過金字塔,就會發(fā)現(xiàn)其周長與高度之比恰好就是圓周率的兩倍。 再有,在印度的宗教圣典《白道梵書》中也記錄了圓周率,結(jié)果為3.139。 到了公元前250年前后,古希臘學者阿基米德利用了割圓法來計算圓周率。 阿基米德計算了圓的外切正六邊形以及內(nèi)接正六邊形的邊長,以此算出了圓周率的一個區(qū)間范圍,也就是在3.1408-3.1429之間。 阿基米德雕像 而后來的學者也都是采用阿基米德的方法,繼續(xù)縮小圓周率的取值范圍。 圓周率的計算取得重大突破是在中國古代的南北朝時期,當時,數(shù)學家和天文學家祖沖之將圓周率的小數(shù)位史無前例地計算到了第七位,也就是3.1415926和3.1415927之間。 這也是祖沖之在數(shù)學領(lǐng)域中的最重要成就,他算出的這一精度在隨后的800年里一直不曾有人打破,難以想象,在只能手工計算的時代能達到這樣的數(shù)學成就。 這一記錄一直保持到了1596年。在這一年,阿拉伯數(shù)學家卡西將圓周率小數(shù)點之后的位數(shù)算到了第17位,突破了此前七位數(shù)的極限。 到了近代,隨著科學技術(shù)的進步,圓周率的計算有了更為迅猛的發(fā)展。1949年,在計算機的幫助下,僅僅耗費了70個小時,人類就將圓周率值算到了2037位。 在此之后,技術(shù)不斷突破,計算機的功能越來越強大,圓周率的取值也在不斷被精確,到了現(xiàn)在,科研人員們已經(jīng)算到了小數(shù)點之后的62.8萬億數(shù)位。 日本超級計算機 但是,即便精確到了這種程度,對于無窮無盡的圓周率數(shù)值,科學家們?nèi)匀贿€是覺得不夠,他們?nèi)栽谟嬎阒蟮臄?shù)字。 而問題就在于,把圓周率繼續(xù)算下去到底有什么用,難道現(xiàn)在的精度還是滿足不了計算需求嗎? 無限計算圓周率的意義 對于大多數(shù)人而言,只需要記住π約等于3.14便足夠了,在這之后即使有再多數(shù)位,對于我們而言都是用不上的。 而實際上,無限精確圓周率確實有著十分重要的作用。 首先,通過計算圓周率,科學家們可以檢驗超級計算機的性能。 在現(xiàn)今的技術(shù)條件下,超級計算機的計算能力都是以萬億來計算的,計算能力也是檢驗其性能的一個重要指標。 那么,用什么數(shù)值去檢驗它的計算能力是最合適的呢?復(fù)雜且無窮盡的“π”成為了研究者的首選。 由于圓周率的計算具有一定的復(fù)雜性,一般計算機都吃不消,容易出現(xiàn)Bug。 而對于超級計算機而言,圓周率就成為了它檢測自身計算能力與性能、漏洞的工具。 通過計算圓周率,我們可以認識到目前最先進的超級計算機的水平,從而認識到當下人類科技發(fā)展到了什么程度。 其次,圓周率關(guān)系到人類科學的嚴謹性。數(shù)學是一門嚴謹?shù)膶W科,雖然迄今為止圓周率都被認為是一個無理數(shù),但正如一句老話,世事無絕對。 在人類歷史上,不乏一度被奉為圭臬的理論、學說,但經(jīng)過時間檢驗,在后來被淘汰推翻的也不少。 如果隨著技術(shù)的進步,研究人員證明或者推算出圓周率其實并不是一個無限不循環(huán)的無理數(shù),那么,數(shù)學界的很多東西都是會被推翻的。 最后,在我們不知道的地方,圓周率正在被廣泛應(yīng)用。 平時,在各種社交網(wǎng)站與平臺我們都會為賬號設(shè)置密碼,這種密碼都是按照我們的邏輯來設(shè)置的,并非沒有規(guī)律。 而對于一些極其機密的信息和資料而言,為了確保安全是需要絕對的無規(guī)律的。 而圓周率天然就是一串毫無規(guī)律的無窮數(shù),不論選擇哪一段小數(shù)位來當作密碼,都是找不到漏洞與規(guī)律的。 因此,圓周率也可以被當作安全性極高的密碼來使用。 綜上,盡管圓周率已經(jīng)被計算到了60萬億位,但科研人員們還是會繼續(xù)計算下去,不斷探索神秘的“π”賦予人類的意義。 結(jié)語 在一次次突破極限,不斷精確圓周率的時候,我們?nèi)祟惖恼J識能力也在得到提升,科學體系也在慢慢完善。 因此,不能小看圓周率,科學家們不斷探索圓周率,其實也就是人類在不懈追求著至高無上的真理。 |
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來自: James5291 > 《數(shù)學與科學》