圆周率是什么(圆周率 π 的 9 个奇妙事实)

  每年的 3 月 14 日是圆周率日。在这一天,很多全世界的数学爱好者都会烘烤各种口味的馅饼(pie)以此来庆祝数学中最具代表性的无理数:π。毕竟 3.14 日是一年之中纪念这个重要数学常数的最佳时刻。

  圆周率(π 或 Pi)是一个圆的周长与直径的比值。它作为无理数,它不能被表示为两个整数的分数,而是一个无穷无尽、永不重复的数。

  圆的周长略大于其直径的三倍长。

  但是这个无理数是如何被发现的?经过人们几千年的研究,这个数字还有其他什么秘密吗?从这个数字的古老起源,到它未知的神秘性质,这下面就是关于圆周率 π 的 10 个令人惊异的事实。

  据吉尼斯世界纪录记载,圆周率最多的记录属于印度韦洛尔的拉杰维尔·米纳,他在 2015 年 3 月 21 日花费了 9 小时 27 分钟内背诵了 7 万个圆周率的小数位。而此前的记录保持者,根据吉尼斯世界纪录,中国赵璐曾在 2005 年背诵到第 67890 位。

  据英国《卫报》报道,还有一位非官方记录保持者,日本原口证(Akira Haraguchi),他在 2005 年录制了自己背诵圆周率小数点后 10 万位的视频,最近更是突破了 11.7 万位。

  全球的数字爱好者们为了记住 π 的更多数位,会使用一些辅助记忆技巧手段,如被称为“π 学”的记忆技巧来辅助记忆。

  “ 山巅一寺一壶酒(3.14159),尔乐苦煞吾(26535),把酒吃(897),酒杀尔(932),杀不死(384),乐尔乐(626)。”

  而国外发烧友他们用 π 语写的诗(每个单词中的字母数对应一个 π 的数位),比如这段 π 文诗的节选:

  How I want a drink, alcoholic of course, after the heavy lectures involving quantum mechanics. Now I fall, a tired suburbian in liquid under the trees, Drifting alongside forests simmering red in the twilight over Europe. (诗译:一堆量子力学讲座后,我想喝点什么,比如来点酒, 我跌倒在树下,一个疲惫酒醉的乡下人, 漂流在红树林旁,欧洲的暮色中。) (“How”单词有三个字符,“I”有一个,“want”有四个,依此类推。)

  文学爱好者们发明了一种“π 语”,叫做 Pilish,这种语言类似上面记忆数位的技巧,连续单词中的字符个数与 π 数位一致。例如,迈克·基思(Mike Keith)的《Not A Wake》书中(2010 年,Vinculum Press 出版社)完全是用 π 语写成的:

  Now I fall, a tired suburbian in liquid under the trees, Drifting alongside forests simmering red in the twilight over Europe.

  可以利用这种方式来背诵 π,当然记忆大巨长的 π 的数位值时显然是缺乏效率。

  ▲π的近似值记录时间轴图,注意垂直坐标使用了对数坐标。(图自维基)

  圆周率是一个无限不循环小数,根据定义,人类永远也没法确定圆周率的所有位数。但是自 π 使用以来,数学家计算出来的小数位数确呈指数增长。

  公元前 2000 年,巴比伦人认为分数 31/8 已经足够精细,而《旧约全书》作者似乎非常乐意使用整数 3 作为圆周率的近似值。公元 5 世纪时,南朝宋数学家祖冲之用几何方法将圆周率计算到小数点后 7 位数字。后来到了 1665 年,艾萨克·牛顿已经将 π 计算到小数点后 16 位。根据 1719 年,法国数学家托马斯·范泰德·拉尼计算出了 127 位小数,但遗憾是只有 112 位是正确的。

  而计算机的出现,更是飞速提升了人类对 π 精度的认知。当数学家发现新的算法、电脑变得普及时,π的已知小数位急剧增加(如上面图形所示)。

  根据《圆周率的历史》,1949 年至 1967 年间,圆周率的已知小数位数从 2037 猛增至巴黎 ENIAC 型计算机 CDC6600 得出的 50 万。而在 2019 年圆周率那天,谷歌工程师利用云计算更是计算到小数点后 31.4 万亿位,刷新了新的世界记录。

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