• 首页>
  • 科学探索>
  • 圆周率有尽头吗?爱因斯坦:在宇宙中,圆周率有可能被算尽

圆周率有尽头吗?爱因斯坦:在宇宙中,圆周率有可能被算尽

2025-02-18 09:41:31阅读量:15 字体:

很多人对数学的第一印象,往往就是以上这组数字,它被称为圆周率,符号π,是数学中非常重要的一个常数,物理学很多公式中都有π的身影,而且不论多大的圆,它的周长与直径的比值都是π。

和圆息息相关的π,同时也是很多人第一个接触到的无理数,即无限不循环小数,具体介于3.1415926到3.1415927之间。

在数学史上,古今中外的很多数学家都尝试计算过圆周率,我国南北朝数学家祖冲之更是利用割圆术,第一次把圆周率精确到了小数点后7位,而相同的成绩,西方要到千年之后才能实现,所以说在古代相当长一段时间内,我国的数学其实也很强。

圆周率有尽头吗?爱因斯坦:在宇宙中,圆周率有可能被算尽

但割圆术本质上属于几何法,每向小数点后逼近一位,都需多边形的边数变得更多才行,因此随着数学的进步,比几何法更好用的公式法开始出现,比如无穷级数每次迭代都能得出好几位数字,现代计算机用的也是这种办法。

2021年的今天,圆周率的位数已经达到了小数点后62.8万亿位,这一记录由瑞士科学家们创造,他们让超级计算机连续不停计算了108天零9个小时,最终短暂获得了这一新的圆周率世界纪录,之所以说短暂获得,是因为现在还有其他的超级计算机在运行圆周率计算程序,只要时间够长,62.8万亿位的记录早晚也会被打破。

在研究和计算圆周率的路上,数学家们还发现圆周率不仅是一个无理数,同时还是一个超越数,意思就是说圆周率后每个数字出现的概率都是相等的,只要圆周率足够长,那么我们每个人的出生日期,每个人的银行卡号和身份证号,理论上都能在圆周率中查到。

但今天穷尽算力精确圆周率的过程,其实只是为了验证超级计算机的性能,而不是真正要用到这么多位数的圆周率。

因为在日常生活中,圆周率一般只需要取小数点后2位或者3位就够了,哪怕是以高精度著称的航空航天领域,也只需要精确到小数后9位,利用小数点后39位圆周率计算出的宇宙周长,误差不会超过一个氢原子半径。

由以上事实不难看出,圆周率计算到今天,虚拟意义是远超实际意义的,那么它有没有可能在未来某天被算尽呢?


物理学家认为,一般情况下圆周率是不会被算完的,因为它关系到无理数,而无理数关系到整个数学大厦和物理大厦,如果大厦基石之一的圆周率在未来被证明是有限小数,那么人类文明花费几百年构建出的物理和数学大厦将轰然倒塌。

但既然有一般情况,那么就肯定有非一般的情况

目前的圆周率是以欧式几何为基础的,也就是平直空间,在这个空间内三角形的内角和是180°,圆周率π是无限不循环小数。

但根据爱因斯坦的广义相对论,我们的宇宙在大尺度上并不是平直的,而有可能是向上或者向下翘曲的球面和马鞍面,一旦涉及到非平直空间,欧式几何就不顶用了,因为球面内的三角形内角和肯定是小于180°的,马鞍面上的三角形内角和是大于180°的。

因此在相对论中担任数学基础的,是黎曼几何这样的非欧几何,在更贴近现实宇宙的黎曼几何中,小到原子大到恒星,任何具备静止质量的物体都会不同程度的扭曲时空,从而改变光的路径,进而产生类似球面或者马鞍面的翘曲。

一言蔽之,像黎曼几何这样的非欧几何,由于基本定理不同,其内的圆周率也大不相同,不存在无限不循环的情况,具体能不能算尽要看所在地点的时空弯曲程度。

数学作为不需要外部对照物的学科,很大程度上是对现实宇宙的近似描述而不是完全描述,因此在解决实际问题时,真正规规矩矩采用欧式几何的情况反而很少见,通常都是一起上,哪个精确用哪个,就好像目前的航天器只需要考虑牛顿万有引力,未来的近光速飞船却得考虑到爱因斯坦相对论一样。


总体来看

圆周率能否被算尽,只是局限于欧式几何和欧式空间内的问题,按照目前的计算方法肯定是算不尽的,但进入非欧空间后,圆周率的形式也会发生改变。

推荐阅读

  • 女人富贵痣都长在哪里好(下巴有痣)

    女人富贵痣都长在哪里好(下巴有痣)

    女人富贵痣都长下巴、发中、耳朵、额头等位置。在在传统的面相学中,人们相信面部的特定痣位能够揭示一个人的命运、性格、财运等。尤其在女性面相学中,富贵痣被认为是能带来好运、幸福和富足生活的象征。根据传统观...

    阅读: 2843

  • 离太阳系最近的恒星是哪颗(天狼星A)

    离太阳系最近的恒星是哪颗(天狼星A)

    天狼星系统与地球的距离只有2.6秒差距(8.6光年),目前已知的距离太阳系最近的恒星系统之一。在夜空当中之所以看到天狼星如此之亮,除了其本身的温度很高之外,另外一个原因就是它与太阳的距离很近。天狼星天...

    阅读: 2137

  • 手机和互联网是如何改变人类的大脑的(神经可塑性)

    手机和互联网是如何改变人类的大脑的(神经可塑性)

    互联网、手机和电脑在我们的日常生活和工作当中带来很多的便利,不仅改变了我们的生活,也改变了我们的大脑,神经科学家表示人类大脑的神经具有可塑性,这就意味着我们日常使用互联网,使用手机的习惯会慢慢的使大脑...

    阅读: 2579

  • 大脑如何区分和存储记忆(海马体)

    大脑如何区分和存储记忆(海马体)

    大脑的记忆力通常所依靠的都是大脑颞叶内侧的海马体,同时还包括小脑和裸状体负责记忆的存储。记忆力通常会分为两大类,分别是陈述性记忆和非陈述性记忆。陈述性记忆指的是对于活动的场景、事实、事件的记忆。非陈述...

    阅读: 1873

  • 令人费解的蓝色之谜(海纹石)

    令人费解的蓝色之谜(海纹石)

    海纹石是印第安人心中的法宝,来自于加勒比海,不仅外观美丽漂亮,也拥有着令人费解秘密。海纹石是什么海纹石从矿物学角度来看,实际上属于一种针铁矿石。是一种被成为NaCa2Si30硅酸盐矿物,化学成分是Na...

    阅读: 3002

  • 人类该如何寻找太阳系外生命(可能性很小)

    人类该如何寻找太阳系外生命(可能性很小)

    新闻学家为人类在太阳系以外寻找生命提供了两种方法:第一种方法是在太空中捕捉那些地球以外的生命所发出的信息。另外一种方法是通过对太阳系以外的行星大气层的化学成分进行分析,来预测是否在地球之外存在着生命。...

    阅读: 546

  • 被人类遗忘了的特殊水资源是什么(露水)

    被人类遗忘了的特殊水资源是什么(露水)

    在当今全球气候变暖和人口迅速增长的背景下,水资源短缺成为全球面临的重大挑战。面对日益严峻的干旱灾害,人类对水资源的开发利用变得尤为重要。在众多水资源中,露水作为一种独特的水资源,长期以来却被大多数人所...

    阅读: 720

  • 极端雨雪天气是否快结束 本轮极端雨雪天气有何特点

    极端雨雪天气是否快结束 本轮极端雨雪天气有何特点

    南方地区的降水将会在2月9日,也就是除夕当天彻底结束。我国的大部分地区将会以晴朗的天气迎接新年的到来。据报道,暖湿气流目前开始逐渐减弱、江淮气旋逐渐东移入海、安徽湖北湖南等地,从2月4日夜间起,陆续迎...

    阅读: 2129

  • 头孢配酒一点事没有系谣言 头孢遇到酒究竟会如何

    头孢配酒一点事没有系谣言 头孢遇到酒究竟会如何

    脱口秀演员杨波日前发朋友圈表示头孢配酒根本死不了,除了胃会有些不舒服之外,一点事儿都没有。此番言论引发了人们对于头孢喝酒到底会不会死亡的热议和关注。有数位医学专家此前都曾经提醒过吃头孢的同时不能喝酒。...

    阅读: 2214

  • 为什么很多科学家都热衷于研究天才的大脑(认为与众不同)

    为什么很多科学家都热衷于研究天才的大脑(认为与众不同)

    在科学界,对天才大脑的探究一直是一个让人着迷的话题。人们普遍认为,那些在科学、文学、艺术甚至政治等领域取得非凡成就的杰出人物,他们的大脑一定与众不同。这种好奇心驱使科学家们深入研究,试图揭开天才大脑的...

    阅读: 2699

热门文章