圓周率已被算到31.4萬億位,科學家如此執著,到底為了什麼?

有一種說法,如果科學家解開了圓周率,那麼就證明宇宙中沒有圓,以前的許多科學理論就是錯誤的,整個人類文明的認知將會被完全顛覆。

人類計算圓周率的開掛曆史

眾所周知,圓周率是圓的周長與直徑的比值,一般用希臘字母π表示,它是一個在數學和物理學中普遍存在的數學常數。

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圓周率

由於圓周率是一個無理數,所以計算出圓周率的具體數值就成為了一個不可能完成的任務。但是,人類的求知慾是無窮無盡的。從四千年以前一直到現在,世界各國的歷代科學家都在孜孜不倦地計算圓周率。

大約在公元前1900年,古巴比倫人就已經算出了圓周率的近似值為3。125。

公元前三世紀,古希臘數學家阿基米德開創了人類歷史上透過理論計算圓周率近似值的先河。

公元前二世紀,中國古算書《周髀算經》中就出現了對圓周率的計算:“徑一而週三”。

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公元480年左右,我國南北朝時期的著名數學家祖沖之計算出圓周率的值在3。1415926和3。1415927之間。

在此後的800年時間裡,祖沖之計算出的圓周率都是全世界最準確的。

1610年,德國數學家魯道夫·範·科伊倫用盡了畢生的精力,終於將π值計算到了小數點後35位數。

1948年,英國的弗格森和美國的倫奇共同發表了π的808位小數值,這是人工計算圓周率的最高紀錄。

計算機發明以後,人類在計算圓周率的道路上才真正實現開掛。

1950年,科學家首次利用一臺計算機計算出了π的2037個小數位,用時只有70個小時。

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超級計算機

2010年,日本人近藤茂利用一臺家用電腦和雲計算相結合,計算出圓周率到小數點後5萬億位。

2019年,谷歌宣佈日裔前谷歌工程師愛瑪在谷歌雲平臺的幫助下,計算到圓周率小數點後31。4萬億位!

科學家近乎痴狂的計算圓周率,到底是為了什麼

我們可以發現,如果說古代科學家透過手算圓周率將其精度一點一點地提高是一種突破、一種信仰的話,那麼近幾十年來現代科學家透過計算機來計算圓周率的無窮近似值,就單純地變成了一個毫無意義的數字,儘管其精度達到了令人難以置信的程度。

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一代又一代科學家近乎痴狂地追逐圓周率的精確值,到底是為了什麼,有哪些現實意義呢?

首先,它可以用來檢驗一臺計算機的效能。自從人類第一次見識到計算機的巨大威力之後,從此就一發不可收拾了。每當開發出一款劃時代的計算機,科學家們總要用圓周率π來檢驗一下它的效能。用圓周率來檢驗計算機的效能,至少有兩個好處:一是圓周率是個無理數,它是不可能被算盡的,所以無論是再先進的計算機,都摸不到π的天花板,所以這個檢驗工具是非常合適的,不用擔心爆表。二是圓周率雖然不可能被算盡,但是它小數點以後的位數卻是可以計數的,這樣一來,哪臺計算機的效能更先進,透過簡單的計數對比就能夠得出結論了。

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《生活大爆炸》中的科學家

其次,圓周率在密碼學中的妙用,也非常令人期待。網際網路時代,個人隱私非常重要,為了防止隱私洩露,給個人資訊加密就顯得很有必要。然而,簡單的密碼很容易被破解出來。密碼學家一直在探索尋找真正的無序無規律密碼,因為只有這樣的密碼才不容易被破解,這時密碼學家想到了圓周率。圓周率的位數理論上是無限的,而人類已經計算出了31。4萬億位,用圓周率來輔助生成密碼,無疑是很好的選擇。

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愛因斯坦

再次,圓周率計算的方法和思路能夠引發新的概念和思想。儘管現代計算機的計算速度超出了人類的想象,但是如何改進計算技術,研究出更好的計算公式,使公式收斂得更快、能極快地達到較大的精確度,仍然是科學家面臨的一個重要課題。

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仰望星空,探索宇宙

最後,計算圓周率有助於個人青史留名。在歷史上,凡是對圓周率的計算做出過重大貢獻的人,最終都沒有被歷史遺忘,比如阿基米德、張衡、劉徽、祖沖之、斐波那契、金田康正、近藤茂等。英國的威廉·山克斯耗費了15年的時間,終於在1874年算出了圓周率的小數點後707位,並將其刻在了自己的墓碑上作為一生的榮譽。可見,威廉·山克斯計算圓周率的主觀願望是希望自己能夠青史留名。

不過可惜的是,後人發現他從第528位開始就算錯了。這就意味著,從第528位到707位,全部都是錯的。這讓他成為了圓周率計算歷史上的一個著名反面教材。

寫在最後

圓周率不能夠被算盡的理論依據是正多邊形無論被分割多少次,它本質還是正多邊形,跟平滑曲線有著本質的區別。然而,如果圓周率能夠被算盡,那麼就反過來證明,真正的圓和平滑曲線是不存在的,那麼以往所有的圓和平滑曲線的理論就都是錯誤的,甚至涉及到物理、航天等多個領域的理論坍塌。

2005年,谷歌進行了一次公開募股,這次公開募股的數量是14159265股。