在卡尔·萨根的科幻小说《接触》中,一个外星人曾经说过,π小数点后的随机性和无序度会在某个数字后停止,小数点后10位后,会有一条有用的信息用0和1写出来 。
萨根说的是真的吗?我们离这里有多远?
最近,来自瑞士的研究人员宣布,他们可能打破了一项新的世界纪录 。利用DAViS(数据分析、可视化和模拟中心)的超级计算机,目前为止已经得到了数学常数π最精确的估计,其精度达到小数点后62.8万亿(6.28× 10)位 。
在此之前,相关的世界纪录来自美国计算机专家蒂莫西·穆利肯 。他在2020年1月计算了π的50万亿小数位,用了8个多月 。
这一新的研究不仅在之前研究的基础上进一步将π的精度提高了12万亿小数位,而且只用了108天9小时就完成了计算,其计算速度已经将之前的记录远远甩在了后面 。
目前,这一新记录的细节尚未公布,新的计算结果正在等待验证和最终确认 。
众所周知,圆周率是指圆周与任何圆的直径之比 。起初,威尔士数学家威廉姆·琼斯引入了希腊字母π来表示圆周率 。后来,当莱昂哈德·欧拉使用这个符号时,π成了圆周率的标准符号 。
π的概念对于小学生来说很容易理解,但是它的小数位数就没那么容易计算了 。像1/7这样的数字(≈0.142857148571.................................................................................................................................................但π是无理数的一个典型例子,也就是说它不能用分数来表示,小数点后的无限位数没有重复模式 。
不仅如此,π是超越数,简单的说就是不能用任何以整数为特征的简单方程来定义 。
π的近似值是3.1415926536 。只有十个小数位,我们就能以毫米的精度计算出地球的周长 。如果小数点后有32位小数,我们就可以用氢原子宽度的精度计算出银河系的周长 。只要小数点后有65位小数位,我们就可以用普朗克长度的精度计算出哈勃体积的大小,也就是最短的可测距离 。
那么,还剩这么多小数位有什么用呢?简而言之,它们在科学上几乎毫无用处 。
但是从古至今,全世界的数学家,以及后来的计算机科学家,都在不断地尝试计算π 。最直接的原因是我们对π的性质还有很多疑问 。尽管经过几个世纪的研究,其十进制数字发展模式仍有一些基本问题没有得到回答 。
推测起来,π应该是一个正常的数字,也就是数字和序列应该以相同的频率出现 。例如,我们希望数字3以与数字8相同的频率出现,数字字符串12345和99999以相同的频率出现 。但现在我们连0到9这10个数字是否以相同的频率出现在π的小数位都不知道,更不要说找出其中是否有更复杂的模式了 。
此外,更重要的是,很多人对π的兴趣并不局限于数字本身,而是开发和测试新的高精度乘法算法和超级计算机的性能 。
找到一个新的计算π的公式,加深了我们对数字的数学理解,同时也让科学家在搜索的过程中产生了有趣的竞争 。特别是随着微积分和无穷级数技巧的发展,计算π的技巧发生了很大的变化 。
比如2020年破纪录的时候,Muliken使用的无穷级数就是1988年提出的chudnovski算法,是一个非常高效的计算公式 。每次加一项,就能把π的小数提前14位左右 。
从计算机的角度来看,优化π计算还可以使计算机硬件和软件受益于我们生活的许多其他领域,从精确的天气预报到DNA测序,甚至是新冠肺炎病的建模 。
在这次最新的计算中,它的计算速度是上一次的3.5倍,这也说明超级计算的性能有了显著的提升 。
虽然计算细节尚未公布,但很多人预计这些数字中会有一些有趣的数学宝藏 。
我们永远不会“完成”π小数的计算,总有更多的数字需要搜索,新的记录可以不断被打破 。越来越多的数字中会隐藏着什么?谁也说不准 。
#创意团队:
文字:莫卡
#参考来源:
https://the conversation . com/why-打扰-计算-pi-to-62-8-万亿位数-它-既无用又迷人-166271
https://www.livescience.com/record-number-of-pi-digits.html
https://www . guinnessworld records . com/world-records/66179-最准确的pi值
#图像来源:
【圆周率后3000万亿位 圆周率是多少】资料来源:通过Flickr在抄送下的fdecomite
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