相信不少人都有被迫在親戚朋友面前表演“才藝”的經曆,過去或許都是背古詩,而現在的孩子有時卻會背誦另外一種東西,你知道是什麼嗎?
沒錯,正是圓周率,這串毫無規律且沒有窮盡的數字。
内卷要從小培養
那麼,圓周率現在計算到哪一位了?它的發現和計算曆史到底跨度有多長?有哪些人曾為圓周率的計算做出過貢獻?它在我們的生活中有應用嗎?
實際上,圓周率作為無限不循環小數,它是無窮無盡的,而一直研究這樣沒有窮盡的東西,似乎就是在白費功夫。那麼,把圓周率繼續算下去究竟有何意義?就讓我們一起來聽聽科學家是如何解釋的吧,或許會讓大家恍然大悟。
圓周率一般用π表示
圓周率計算下去的意義大部分人都能把圓周率背到3.1415926,至于後面的數值鮮少會刻意去記,因為并沒有什麼意義。畢竟不論是在考試還是在生活中,一般隻取3.14這個近似值使用。這樣來說的話,即使将圓周率計算下去好像也沒什麼用,那麼為什麼科學家依舊在嘗試不斷地更新圓周率的數值呢?這還得從圓周率在現實中的應用說起。
生活中,我們通常隻取用近似值3.14進行計算
在介紹圓周率的應用之前,大家需要先知道目前圓周率已經計算到哪一位了。2021年的8月,根據美國趣味科學網披露,瑞士的科學家耗時108天将圓周率計算到了小數點後62.8萬億位,創造了全新的記錄。
瑞士科學家用105天計算到小數點後62.8萬億位
不過這種行為在我們看來,就像是閑着沒事做,浪費時間。畢竟圓周率是無理數,即使計算再多位,也找不到什麼規律,所以一直計算圓周率的行為看上去就像是為了“破紀錄”而做的。但科學家卻不這麼認為,在他們看來将圓周率計算下去的意義是很重大的。
首先,如今這個時代,計算機和互聯網成為了我們生活中必不可少的存在。而計算圓周率恰巧就可以檢驗計算機到底性能如何,舉個例子,如果未來有一台計算機能夠在更短的時間内計算出瑞士科學家得到的數值,那麼就說明它的性能更加優越。
圓周率還被用來檢驗計算機性能
因此,看上去對普通人沒什麼意義的圓周率,是檢驗甲酸劑精确性、運算速度的有效手段。要知道早在1986年的時候,人們就通過利用圓周率的計算程序找到了“克雷-2”計算機的硬件問題。
其次,圓周率的計算對于數學而言也有着重要的意義。許多人可能覺得,作為一個無限不循環小數,它對數學能有什麼意義呢?實際上,利用不同的公式得到圓周率數值的速度是不同的,因此在這種情況下,利用哪種公式計算出的速度越快,就代表着公式更具優越性。
克雷與超級電腦
當然,科學家認為,圓周率的存在是一個無法忽視的問題。我們之所以要計算它,是因為在過去數學上很多看似無用的“東西”,在後世都起到了至關重要的作用。因此很難說圓周率會不會是其中一員,為了當“機會”來敲門時人類已經做好了萬全的準備,計算圓周率就是一件不能停止的事情。
數學家J·紐曼表示: “數學最抽象最無用的研究被人們發展了一段時間之後,常常被其他部分所俘獲,成了解決問題的工具。”利用π的超越性解決了三大幾何難題之一的“化圓為方”問題,就是明證。
數學能解決很多難題
可見,圓周率可不僅關于數學,這些年間,它先後在物理、統計、工程、天文等領域中出現,雖然每次現身都不是非常得“直白”,但确實是無處不在的。所以為了解決未來可能會出現的與圓周率相關的問題,現在當然是計算得越多越好。
此外,背誦圓周率确實也是人們鍛煉記憶力的好方法。雖然咱們在日常生活中對背誦十分反感,但不得不說背誦圓周率确實能起到增強記憶力的作用。要知道,人類的大腦是有着無限的開發潛力的,如果我們不去嘗試開發鍛煉,那麼它就隻能表現得“平平無奇”。
人的大腦有無限潛力
美國記憶專家斯坦娜在《腦力倍增法》中提到:我們應該努力擴展記憶的空間, 不要叫它荒廢, 記憶多位π值的記憶未嘗不是一個好方法, 因為它無窮無盡、無規律, 可以挑戰大腦的最大記憶容量。
最後,計算圓周率其實代表着人類“勇于探索”的精神,它就像是數學界的珠穆朗瑪峰一樣,是一種标志。簡單來說,圓周率的存在對于這個時代來說,已經不再是一串數值了,而是無可替代的“象征”,是人類在科學道路上不斷探索奮鬥的“榮譽勳章”。
計算圓周率已經成為人類探索道路上的榮譽勳章
說到關于圓周率的探索,其實當我們細細回顧它的曆史,就會發現,圓周率的探索曆史真的非常悠久。早在公元前2000年的時候,人們就開始對圓周率進行“刨根問底”了。
圓周率的探索史對于到底是誰先開始探索圓周率的這個問題,其實一直存在着争議,但一般認為最早進行分析求值的是古巴比倫人。不過那個時候人們還沒有特别有邏輯的數學思維,隻是根據經驗進行猜測而已。
古巴比倫建築
直到公元前240年,阿基米德使用了純幾何的方法來推算圓周率,這才算是數學史上第一次比較科學的嘗試。當然在幾何推算時期當中,不僅國外的數學家做出了巨大的貢獻,像我國劉徽創造的割圓術,以及祖沖之在其基礎上的進一步推算,也都為圓周率的計算做出了巨大貢獻。
阿基米德雕像
當然,幾何推算時期雖然已經可以算出具有一定精度的數值了,但這對于科學家來說遠遠不夠。所以從1665年微積分出現之後,計算圓周率就進入了解析計算期,圓周率小數點後延伸的數值也越來越大。
微積分出現後,得到的圓周率位數越來越多
如今咱們有了計算機這種“超級大腦”之後,計算圓周率就顯得比原來更加快速和精确了。當然,咱們普通的計算機還是計算不到萬億位的,科學家在更新圓周率數據的過程中,都是使用的“超級計算機”。
這樣來看,圓周率的探索曆史還是非常久遠的。毫不誇張地說,圓周率數值的演變,其實就标志着人類“覺醒”的過程或者說是科技發展的情況。也正是因為這樣,國際上許多人提出要為圓周率設定一個節日,這一天正是3月14日。
“天河二号”超級計算機
每一年的3月14日,許多知名大學的數學系都會舉辦一些活動甚至是晚會。人們不僅會聚在一起享用餡餅,因為餡餅的英文和π是同音,還會一起探讨許多有關圓周率的數學問題,從中得到啟發。
不過開晚會、吃餡餅這種活動在西方更加常見,而在中國對于圓周率的紀念方式往往是通過紀念祖沖之。
西方人開晚會,吃派以紀念圓周率
祖沖之對圓周率的貢獻相信很多人都認為,針對圓周率的計算,西方科學家做出的貢獻更多,畢竟他們在紀念日上會回憶那些科學家的研究曆史。但是卻忽略了我國南北朝時的數學家祖沖之對于圓周率的貢獻,那麼祖沖之和圓周率到底有什麼淵源呢?
據悉當時祖沖之專門寫過一本《綴術》,這本書就記錄了圓周率的研究成果,而他當時就知道使用355/113來表示圓周率的近似值,這比後來德國數學家發現密率的時間提前了1000年。
祖沖之雕像
《隋書·律曆志》有如下記載: “宋末,南徐州從事祖沖之更開密法。以圓徑一億為丈,圓周盈數三丈一尺四寸……密率: 圓徑一百一十三,圓周三百五十五。約率,圓徑七,周二十二。”
不過,由于《綴術》的失傳,祖沖之是如何在那時就計算出圓周率的問題至今都是一個迷題。但是咱們需要知道,祖沖之對圓周率計算做出的貢獻到底有多大,這是屬于中國的驕傲!
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