圓周率已算到31.4萬億位,為何科學家還在算?算盡後又會如何?

2019年3月14日,谷歌工程師愛瑪向全世界釋出了一條重磅訊息——他們已經將“π”的值計算到了31。4萬億位!完成了一項新的世界紀錄!

圓周率已算到31.4萬億位,為何科學家還在算?算盡後又會如何?

“π”,即圓周率,是我們在數學和物理學上都會接觸到的一個十分常見的常數,在小學的時候,老師就會告訴我們,“π≈3。14”,而經過後來的學習,大多數人也就知道“π”約等於3。1415926。

而當圓周率達到這小數點的第七位,那麼平時的大部分相關的計算都已經沒問題了。即使是超精度的工程師或者物理學家要使用圓周率進行計算,最多用到小數點後幾百位也就打頂了,到了這個數量級的圓周率,已經只能運用到原子尺度的計算了。

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那麼既然在幾百位之後的圓周率實際上已經對我們現在的生活乃至科學都沒有什麼作用,為什麼包括谷歌在內的全世界時至今日還依然不停地在計算圓周率呢?這一點可能跟人類的“文化基因”有關。

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對於圓周率的計算,其實很早的時候就已經開始了。根據已經掌握的史料來看,早在公元前1700多年,古巴比倫的石匾上就已經刻印了圓周率=3。125左右,雖然這個結果在現在看來“很不精確”,但是放到那個上古時代來看,已經堪稱是一種數學上的巨大成果了。

而有趣的是,包括古巴比倫在內,四大古國對圓周率都情有獨鍾。古埃及的金字塔的周長與高度的比值恰好是2π,意思是如果在地下弄個映象金字塔,那麼兩個金字塔塔尖的連線,正好就是金字塔周長所成圓的直徑。

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而古印度也在公元前8世紀到6世紀之間,將圓周率記錄為339/108,約等於3。139左右。另外古希臘數學家阿基米德更是在公元前3世紀下半葉,將圓周率計算為3。141851,雖然跟現在的結果還有所偏差,但是阿基米德在計算時使用的迭代演算法和逼近概念,卻影響之後幾千年,不愧是要“撬動地球”的男人。

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而我國對圓周率的計算自然也沒有落下。張衡,就是發明地動儀的那位奇才,曾經就將圓周率算為3。162,雖然不太準確,但也可以理解。公元263年,數學家劉徽更是使用“割圓術”,將圓內不斷割到了正1536變形,透過計算三角形面積,最終得出圓周率為3。1416的結論,此時的這個數值,已經比阿基米德的結果還要準確了。

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而南北朝時期的祖沖之更是一個牛人,他將圓周率算到了小數點後七位,結果是3。1415927,成為了之後千年裡,整個世界範圍都無人能夠超越的紀錄。而到了現在,有了計算機的加持,人們已經能夠將圓周率輕易地算到小數點幾萬位,而這種千年不滅的熱衷,跟老祖宗傳下來的優良傳統是不無關係的。

而除了這種傳承之外,計算圓周率還有其他的用途,其中一個就是測試計算機的效能。計算機的計算效能越強,讀寫速度越高,編寫的計算程式越科學,能夠算出來的圓周率位數也就越多。

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比如谷歌此次計算,就是專門編寫了一個叫做“ycruncher”的計算程式,在谷歌超級計算機、谷歌雲平臺已經25個虛擬機器驅動的支援之下,晝夜不息地計算了整整4個月的時間才得到如此可怕的成果,而計算中產生的資料量,整整達到了170TB之多!而這也證明了谷歌雲平臺的穩定性和谷歌計算機的高效能,簡單來說,就是可以透過計算圓周率,來全面檢驗整個計算機和平臺的效能。

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此外,現在基本已經證明圓周率是一個無理數,理論上而言是沒有最終位的。但人類的好奇心,驅使人類不斷探索著所有領域的終極,想想,如果哪一天人類真地計算到了圓周率的最終位,是不是就觸及到了“神的領域”了呢?而這種不確定性,正是科學的魅力,它能讓我們不斷髮現新的世界,在求知的過程中找到我們的快樂和生命的意義。