從小學起,老師就告訴我們圓周率是永遠算不盡的,大部分人只需要記住3.14就夠了,但是你是否想過圓周率為什麼算不盡?如果有一天圓周率真的算到盡頭或者出現循環了會怎樣?
實際上科學家通過超級計算機在2019年已經把圓周率算到30萬億位(2019.3.14,谷歌宣布圓周率算到小數點後31.4萬億位),還未曾發現循環。
所以如果未來的某天圓周率被發現循環了會怎樣?探討這個問題首先要了解一下圓周率是什麼。圓周率的思想最早出現在公元前1900年—公元前1600年之間,在一塊古巴比倫石匾上記載了圓周率等於25/8。現在我們所說的圓周率是指園周長與半徑的比值,在分析數學中被更嚴格地定義為"滿足sinx=0的最小正實數x"。
生活中許多領域都用到了圓周率,如天體物理。中國古代數學家祖衝之採用割圓法計算圓周率,割圓法是用一個內接正N邊形的面積代替圓的面積,N越大,結果越精確。
顯然,由於正N邊形永遠無法跟園重合,所以一旦圓周率被算盡了,說明只要N足夠大,正N邊形與園完全重合,那麼嚴格意義上的圓將不復存在,曲面也不復存在,只要分得足夠小,"曲"變成了"直",可能一般人對此沒有感覺,這對牛頓的微積分學說將會是一次巨大衝擊,因為微積分建立在函數可微(函數可微是指在定義域內任一點都存在導數)的基礎上,一旦曲線不存在,則大部分函數不可微,微積分學說將直接崩塌,而物理學中的熱力學,運動學等都是藉助微積分來定義的,因此大部分物理理論將被證偽。
不過影響也不會太大,因為科學理論都是由自己成立條件的,比如愛因斯坦的相對論否定了牛頓經典力學,但是現在人們還在用牛頓的經典力學,相對論效應主要體現在高速運動,生活中很少可以達到那麼高的速度。同樣,即使曲面真的不存在了,也是在微觀的條件下不存在,只需要更改一下理論的適用條件,在宏觀下照用,微觀下只要稍微更改就可以了。
幸運的是,圓周率已經被證明是無理數,即無限不循環小數,同時還被證明了是超越數,即無法用一個有理係數多項式方程的解來表示,這告訴我們永遠無法準確畫出一個面積為π的多邊形。
那麼既然圓周率算不盡,為什麼還要一直算下去呢?其實主要目的是檢測電腦性能,因為圓周率後上億位,就算是科學家也用不到。