圓周率與普朗克尺度相互矛盾嗎?

2020-12-24 科學探索家

圓周率已經被證明是無理數,是無限不循環小數,不可被算盡;在現實世界中,物質是否真的無限可分,這個目前人類還沒有答案,至於普朗克尺度,那是指現有理論所能生效的最小尺度。

圓周率的數值是圓的周長與其直徑的比值,並且在1761年由數學家約翰·海因裡希·蘭伯特證明了:圓周率是一個無理數。並且這一性質不僅適用於十進位(小編之前就在悟空上見過好幾次,有人認為圓周率算不儘是因為用的是十進位),在二進位、十六進位等等下,圓周率都是算不盡的。

既然圓周率算不盡,那麼圓的周長豈不是也為一個算不盡的值嗎?從數學上來看,一個圓的周長等於其直徑乘上圓周率π,如果直徑為一,那麼周長就等於π,很顯然周長也是算不盡的(除非直徑為以π為分母的數,但那樣一來,直徑就成了算不盡的數)

但在現實生活中,圓形物體的周長卻是可以精確測量出來的(這裡說的精確,是指在一定的誤差標準內),實際上這就是問題的關鍵所在,數學中的圓是完美的圓,但現實世界中卻沒法製造出來,因為沒法保證在製作過程中,一點誤差都不出現。

總的來說,「圓周率是算不盡的」這一點已經在數學上被證明;普朗克長度是現有理論生效的最短尺度,再短就沒有意義了;圓的周長也是算不盡的,因為周長=直徑*圓周率(除非直徑是以π為分母的數,但那樣一來,直徑就成了算不盡的數)

相關焦點

  • 圓周率能算盡嗎?根據普朗克長度,周長能無限分割嗎?
    二,關於第二個問題和數學上的一些特徵因為圓周率是通過不斷割圓的周長來取得精確值的,但普朗克長度是最小的長度,不能再對它進行分割,那割圓術把圓周長如割到小於普朗克長度時是否也不能再割?②,普朗克長度的限制。即使在實踐上能夠操作,但邊長長度真到了普朗克長度,如果真像量子力學認為的,在實踐中沒有小於普朗克長度的東西,到了那時自然也就無法分下去。
  • 物理極限:普朗克尺度
    #普朗克尺度是我們這個宇宙中存在的最小尺度,有普朗克長度,普朗克時間,以及普朗克溫度等等。普朗克長度約等於1.6x10^-35米,是有意義的最小可測長度,這也是當前物理學中的長度最小極限,比普朗克長度更小的尺度在現在的科學理論下沒有意義。普朗克時間約為5.38x10^-44s,這是宇宙中最短的時間,普朗克時間=普朗克長度/光速。
  • 數學界有4個神奇的數字:除了圓周率和普朗克常數,你還知道幾個
    圓周率圓周率應該是我們最熟悉的數字之一了,小學生都會背3.1415926。圓周率的特點就是它無限不循環,它算不到盡頭。人類現在已經製造出了超級計算機,它的計算能力呈幾何倍數增長。可在計算圓周率時,仍舊算不到盡頭。
  • 如果圓周率被算盡,會出現什麼後果?圓很可能會斷裂
    不管在微觀層面還是在宏觀尺度上,我們用數學建模分析物理問題時,都會涉及到圓形軌道,所以在很多物理公式裡都會出現圓周率的身影。圓周率其實就是是一個圓的周長與其直徑的比值。其實有一個方法可以很好地理解為什麼圓周率是無限的永遠算不盡!簡單地說圓本身就是一個無限循環的概念。
  • 普朗克尺度下的真空會是什麼樣?
    時間和空間的每一個重要的物理量,都存在一個最小的尺度,它們統稱為普朗克尺度。時間最小可以分割成10^-44秒,距離最小可以分割成10^-35米。之所以存在普朗克尺度,是因為受到海森堡(Heisenberg)關係的限制。
  • 圓周率如果算盡,是否意味著最小的單位被計算出來了?
    圓周率在數學邏輯上不可能被算盡。因為圓周率已經得到嚴密的數學推理,它是無限不循環的無理數。其實無理數永遠都是數學邏輯上的形式。比如一個尺子的長度是多少?但是這種精細化計算在物理學有個底線,那就是普朗克長度。在普朗克長度之下,尺度就失去意義了。但是這種意義只是對於人類來說。由於測量尺度不斷精細,勢必要深入到粒子層面上。而測量粒子的長度又受到不確定性原理的影響。因為微觀粒子具有波粒二象性,測量位置越準確要求使用的波長就越短。
  • 普朗克常數與一系列普朗克常量分別是什麼?它們支配著這個世界!
    首先說普朗克尺度,指普朗克長度和普朗克時間,它們是指我們這個宇宙中存在的最小的尺度。其中普朗克長度的大小大約是1.62×10(-35)米,這是宇宙中最短的距離。普朗克時間是5.39×10^(-44)秒,這是宇宙中最短的時間。那為何我們的宇宙中會存再普朗克尺度這樣的時空最小間隔呢?
  • 普朗克質量的物理意義:物質最小質量的極限能小到什麼程度
    宇宙物質演化:四種基本力現代物理學發現了不少基本常數,比如引力常數G、光速c、普朗克常數h、自然常數e、圓周率π、精細結構常數等,這些常數之間有內在聯繫,可以描述出自然現象的存在狀態就以普朗克常數h來說,與引力常數、光速之間,可以得出普朗克質量、普朗克長度、普朗克時間。普朗克長度是三維空間的真空最小單位,普朗克常數h的物理意義可以看作是一個量子作用單元,體現在力的作用時就是引力與斥力現象,而載體就是普朗克質量,當物體的存在狀態具有某種勢能時就表現為引力現象,當物體的存在狀態具有某種動能時就表現為斥力現象。
  • 圓周率的涵義你知多少(二):π與量子力學
    1900年12月4日,被定為量子力學誕辰的日子,德國物理學家普朗克在柏林科學院發表報告,通過將維恩定律加以改良,又將玻爾茲曼熵公式重新詮釋,他得出了一個與實驗數據完全吻合的普朗克公式來描述黑體輻射。這個公式拉開了量子力學研究的序幕。上面為以能量密度頻譜形式表示的普朗克定律。由於篇幅所限,這裡不便解釋公式及其符號具體含義,目的只在於是了解公式中圓周率π的呈現。
  • 量子力學的核心,普朗克常數
    普朗克常數定義了我們宏觀實在物理學的尺寸級別,指引了通向奇異量子世界之路。而且微觀世界的量子表現能在宇宙的各種尺度觀測到。實際上,只需要測量陽光的顏色,就能觀測到這種量子表現的效果。甚至還能藉此測量普朗克常數。
  • 【科普向】什麼是普朗克常數?
    本文大致分為兩個部分,第一部分按照歷史發展的順序簡單回顧普朗克常數的提出和量子力學的發現過程,第二部分按照個人理解簡單介紹普朗克常數在物理學框架中的地位或意義。希望能滿足對量子物理了解程度各不相同的讀者。
  • 普朗克
    熱力學第一定律,即能量守恆定律,是第一個給正在上中學的普朗克留下深刻印象的自然中的「確定的事」。後來在大學生涯中,普朗克還十分確信熱力學第二定律,即熵定律。這也是自然界一條「確定」的規則,這一定律後來成為了他在慕尼黑時博士論文的課題,並一路指引著他發現了如今為人們所熟知的量子力學的核心——普朗克常數,h(1900年)。
  • 圓周率等於周長除以直徑為何會除不盡?是否因為測量時有誤差?
    首先,圓周率肯定是一個無理數,這一點已經得到證明。而且任何形式的測量肯定是有誤差的,誤差是不可避免的,所以,人們如今計算圓周率一般不會通過測量直徑和圓周長來計算,比如利用無窮級數(可以見到搜索了解下)來計算!
  • 數學界有5個神奇的數字,除了黃金分割和圓周率,剩下3個是什麼?
    普朗克常數它是個物理常數,主要被應用於量子力學。普朗克在發明能量子的概念時,就提出了一個常數概念,在計算能量值的時候,需要用到普朗克常數。此外,海森堡提出不確定性原理的時候,同樣引入了普朗克常數。引力常數G和阿伏伽德羅常數這一類數字,都是在研究科學定律時被間接推導出來的,普朗克常數卻是普朗克在研究物理現象的時候發現的。黃金分割人類對美的感知能力,從古至今都沒有發生太大的變化,從一個簡單的圖形到人體的比例,只要是符合黃金比例,那看起來自然是美觀的。
  • 物質結構的層次和尺度
    在複雜性科學和物質多樣性研究中,尺度效應至關重要。尺度的不同常常引起主要相互作用力的差異,導致物質性能及其運動規律和原理的質的區別。 通常把尺度粗分為宏觀、微觀和介觀(Mesoscopic)。
  • 如果圓周率算盡了,會出現什麼後果?你知道嗎?
    直到三國時期,劉徽以"割圓"計算圓周,通過在圓上刻正多邊形,成功計算出圓周率的值,即圓周率為3。14。南北朝時,有一位著名的數學家叫祖衝之,在前人的基礎上,經過潛心研究,成功地將圓周率精確計算到小數點後第七位,並計算出圓周率的值應在3之間。1415926和3.1415927。經過時代的變遷和科學的發展,圓周率被明確證明是一個無限不循環的小數。也就是我們通常所說的無理數。
  • 普朗克長度是什麼?為什麼它是空間的最小單位,而不可再分?
    而普朗克長度規定了物質的最小尺度,如果再小就毫無意義了。普朗克今天這篇文章將逐步深入,徹底讓你明白普朗克長度的本質大家先試想一下,我們是如何認識自然的,如何思考世界的?而時間並不可無限細分,普朗克時間就是時間的最小單位了。人們對時空裡發生的所有事物的認知,包括直觀的物體和抽象的思想,在宏觀上體現無法就是無數個普朗克時間和長度的疊加。科學家規定普朗克時間就是:光在真空中傳播一個普朗克長度所需的時間。所以搞清普朗克長度就自然明白了普朗克時間了。
  • 海森堡測不準原理,指的是用光測不準粒子,但並非指其他方法都測不準,是這樣嗎?
    ΔxΔp≥h/4πΔx:位置的變化值;Δp:動量的變化值;h:普朗克常數;π:圓周率。「量子的動量與位置無法同時確定,即動量越確定,位置就越不確定;位置越確定,動量就越不確定。」普朗克常數h和圓周率π都是一個定值,而且普朗克常數h很小很小,只有6.62607015×10^(-34) J·s。在宏觀世界中的一切運動,Δx與Δp都比較大,所以這個不等式怎麼都成立。然而在微觀世界中,Δx與Δp就會變得很小,它們相互之間就會產生限制了。比如只要Δx足夠小(位置確定),Δp就必須變得足夠大,即動量不確定,而Δp足夠小(動量確定),Δx就必須變得足夠大,即位置不確定。
  • 尋找超弦理論的證據,解釋自然界中所發生的一切相互作用
    弦論中有許多標量場,如果這些場象引力場一樣是無質量的,可能在宏觀的尺度上修改引力的牛頓定律。一般假定這些標量場獲得質量,質量的大小與超對稱的破缺標度有關。質量公式可能不唯一,但由於是引力介入的關係,最有可能的公式是m=M2/Mp,M是超對稱破缺的標度,Mp是普朗克質量。
  • 「普朗克」沒有發現宇宙異常的新證據
    這個序列的第一個視圖顯示了CMB在普朗克獲得的全解析度下的溫度各向異性。歐洲航天局的普朗克衛星沒有發現新的證據來解釋其宇宙溫度圖中出現的令人費解的宇宙異常現象。最新的研究並沒有排除這些異常現象的潛在相關性,但它們確實意味著天文學家必須更加努力地去理解這些令人困惑的特徵的起源。