科學的盡頭是神學,可惜目前看來科學並沒有盡頭。我們現在不能用科學解決的問題還有很多,雖然實現了日行萬裡,但還不能自由的遨遊太空,雖然可以千裡傳信,但依然無法自由的下五洋捉鱉,世界上還有許許多多的角落我們探索不到。
但人類從未因此停止過科學研究腳步,自阿基米德通過計算得到圓周率近似值先河,到祖衝之進一步精確至小數點後七位,已經取得了長足進步,對世界數學和整個科學界來講貢獻巨大。
現在我們靠著超級計算機來研究圓周率π,已經精確計算到了小數點後31.4萬億位,不過科學家也驚奇的發現,即使到了這麼遠的位置,這個數字仍然沒有出現循環、盡頭。不禁讓人好奇起來,難道這個數字真的這麼神奇,就沒有盡頭可言嗎?其實真的算到盡頭的話,我們大概也要"完了"。
神奇的圓周率
作為學生黨來說,關於這個數字我們並不陌生,甚至有同學能把它背小數點後幾十位、幾百位,以此來鍛鍊記憶能力的大有人在。可π的驚人之處不僅在於有無限的小數點、是真正的無理數,更在於其現實社會的實用性。利用圓周率,我們可以輕鬆解決圓形面積、球體體積等簡單問題;而天文學觀測中,只要能把小數點計算到後9位,那麼誤差就不會超過一個原子,計算機如果運用圓周率來進行加密處理,它隨機生成的數據加密是無解的,這都源於其不重複特性。
甚至有人認為,圓周率背後隱藏的是宇宙奧秘,它代表著宇宙密碼,能把這個密碼搞清楚有助於我們進一步認識宇宙,那麼關於蟲洞、黑洞、平行宇宙猜測問題都將迎刃而解,但是幾千年來我們也只是將其小數點又精確了一些,離真正破解它的秘密都不知道還有多少距離。
人類為驗證圓周率的奇葩方法
總有人想特立獨行,驗證圓周率到底是不是真的。英國《自然》雜誌刊曾刊登過這樣一篇文章,寫到馬修斯教授曾通過觀察星星去獲得圓周率的值,他認為任意兩個自然數互質的概率為6/π,然後選擇了100個亮星,通過隨機組對計算兩兩之間的角距,然後檢查這些數據的因子情況,從中計算出π值約為3.1272,與π的數值3.1416的相對誤差很小。這種方法有點像是趣味科學探索,但神奇的是看似兩者沒什麼相干,算出來結果倒是讓人感覺極為新奇。
日本學者由於其本土文化特性,總喜歡搞些不倫不類但又頗有成效的研究,比如他們去驗證日常生活中數學無處不在,專一觀察廁所捲紙平均多少天換一次,然後乘以每天上廁所大便次數,再乘以平均每次扯下來的衛生紙張數,乘以每一截衛生紙的長度,乘以把一長截衛生紙對摺 10 次的厚度,除以 1024 ,除以自動切割機從捲筒紙最外層切到最裡層的時間,除以切完整個捲筒紙還需要的時間,除以切割機移動的速度,得出了圓周率近似值。
當然日本這個計算方法看起來多少有點兒牽強,好像是非要把所有能算出π的元素生往裡面添加,只為最終告訴大家π存在於日常生活行為中,只是沒有發覺。但也只適合無聊時的趣味遊戲,並不能當做真正的科學研究去做,如果感興趣,你可以在家中去嘗試一下。
Π在現實生活的超級應用
神奇的數字自然有神奇的用處,要不然像黃金比例、1024之類的數字就不會被提出。而π所能用的地方很多,都是關於精密科學研究方面。比如現在世界上流行的超級計算機研究競賽,每個國家都以自家計算機速度快而自豪,這種儀器代表了自身科研實力,有了它可以實現很多現有未解難題的突破,節省更多因計算而耽誤研究時間。
但人類如何驗證這臺機器計算的是正確的,程序是穩定的或者速度很快呢?
這個時候π就大顯神威了,把這個計算公式輸入進去,觀察它在計算機內被計算的速度快慢、結果正確與否,然後印證這臺計算機的速度和準確性。當然,計算這個沒有盡頭的數字非常考驗CPU的穩定性,如果是一般電腦去算很有可能會出現死機狀態,它是根本算不過來的。所以π在世界範圍內成了檢驗超大型計算機的"遊標卡尺",一塊試金石。曾經英特爾推出奔騰系列時就用π去驗證,果然發現一個bug,這為人類科學進步做了大貢獻。
圓周率下的世界法則
現在我們的生活方方面面都很便捷,這得益於科學的功勞,是科學創造出了超乎想像的機器來幫助我們提高生活效率、充分利用短暫的生命。高鐵出行速度極快,它離不開車頭處的晶片控制,電腦一代比一代容量大、運行速度快,也靠著心臟CPU,這兩樣東西能研發出來的關鍵也都和圓周率相關,因為是圓周率和微積分存在難解難分的關係;現代晶片、集成電路板的研究關鍵就在於微積分。
如果說有人把圓周率算到頭了,那就證明微積分是錯的,微積分如果都不正確,那我們所用的手機電腦都會是假的,人類幾千年發展建立起來的數學體系會被推翻,現在的科學儀器變成廢物,密碼學也就存在被絕對破解的可能,我們一下就要回到化猿人時期。所以圓周率算到盡頭是不可能的,我們目前生活中所見的一切東西都證明了數學的準確和正確性,微積分絕對是正確的,圓周率也絕對算不到頭!在圓周率的世界法則下一切才能正常運行。
經過這些探討我們會發現,π真的是個神一樣存在的數字,古代金字塔、現代科學儀器都能見到它的身影,甚至連上廁所都能印證它的存在,或許將來人類破解其中奧秘時,真的能證明這個數字是"神"留下的,那科學的盡頭是神學這件事便不攻自破,不過我們都是受唯物主義教育的,世上哪有什麼神,只有客觀存在的規律和主觀意識而已。所以無需擔心和好奇圓周率被算到盡頭,這是絕對不會發生的事情。