在卡尔·萨根(Carl Sagan)的科幻小说《接触》中 , 一位外星人曾说 , π的小数点后的随机性和无序性会在一定数位后停止 , 在102?位小数之后 , 就会出现一则以0和1写成的有用信息 。
萨根说的是真的吗?我们离这里还有多远?
近日 , 来自瑞士的研究人员宣布 , 他们很可能打破了一项新的世界纪录 。团队利用DAViS(数据分析、可视化与模拟能力中心)的超级计算机 , 得到了迄今为止对数学常数π的最精确估计 , 其精度达到了小数点后62.8万亿(6.28×1013)位 。
在此之前 , 相关的世界纪录来自美国计算机专家蒂莫西·穆里肯(Timothy Mullican) , 他于2020年1月计算出了π的50万亿位小数 , 耗时8个多月 。
这项新研究不仅在先前的基础上 , 将π的精确度进一步提高了12万亿小数位 , 并且计算仅用了108天零9小时完成 , 其计算速度已经把先前的纪录远远地甩在了身后 。
目前这项新纪录的细节尚未公布 , 新的计算结果也正在等待核实和最终确认 。
众所周知 , 圆周率指的是任何一个圆的周长与直径之比 。最早 , 威尔士数学家威廉·琼斯(William Jones)引入了希腊字母π来表示圆周率 , 后来 , 在莱昂哈德·欧拉(Leonhard Euler)使用这一符号时 , π才成了圆周率的标准符号 。
π的概念对小学生来说都很容易理解 , 但它的小数位却没那么容易计算 。像1/7(≈0.1428571428571……)这样的数字在小数点后存在无穷多位 , 但这些数字每6位就会循环一次 , 非常有规律 。但π却是无理数的一个典型例子 , 也就是说 , 它不能用分数表示 , 在小数点后的无限多个数字中也没有任何重复模式 。
不仅如此 , π还是超越数 , 简单来说这意味着 , 它不能通过任何以整数为特征的简单方程来定义 。
π的近似值是3.1415926536 。只用这10位小数 , 我们就能以达到毫米的精度计算出地球周长 。如果有小数点后32位小数 , 我们可以以氢原子的宽度的精度 , 计算出银河系的周长 。只要有小数点后65位小数 , 我们就能以普朗克长度 , 也就是最短的可测量距离的精确度 , 计算出可观测宇宙的大小 。
那么 , 剩下的这么多位小数有什么用呢?简而言之 , 它们在科学上几乎可以说毫无用处 。
但从古至今 , 世界各地的数学家 , 以及后来的计算机科学家 , 都在尝试不断计算π 。最直接的原因是 , 我们对π的本质其实还有许多疑问 。尽管经过了几个世纪的研究 , 关于它的小数位的发展模式仍有一些根本性的问题没有得到回答 。
据推测 , π应当是个正规数 , 也就是说 , 数字和数列应当是以同样的频率出现的 。例如 , 我们会期望数字3与数字8以一样的频率出现 , 数字字符串12345与99999出现的频率也一样 。但我们现在甚至还不知道从0到9这10个数字是否以同样的频率出现在π的小数位中 , 更不用说去发现其中是否还存在更复杂的模式 。
【圆周率符号是什么?后面有多少位小数?】除此之外更重要的是 , 很多人对π的兴趣早已不局限于数字本身 , 而是期望以此开发和测试新的高精度乘法算法 , 以及超级计算机的性能 。
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