写在前面
当我们追逐π的脚步一步步走到今天,猛然回头,发现原来我们经历了那么多。——阿拉丁
圆
圆在人类历史上有着非常重要的地位,无论是作为人类的工具比如:车轮,轮盘等,还是作为人类的信仰图腾,这种特殊的图形可谓是伴随着各阶段人类的发展。
而圆周率的发现更是古人对于圆研究的鼎盛高度。任何一个圆用其周长除以半径都得到一个相同的数,这本身就很神奇。
圆周率
圆周率的历史
从历史的角度来看,圆周率令人着迷而又令人不安的“准确”吸引着无数能人志士竞折腰。
准确求解出π值的方法一直是一个难题,千百年来,很多数学家都一直在努力解决这一问题。
大约公元前1660年古埃及的《兰德纸沙草文书》第一次给出了圆周率的近似算法。文中提到求解圆的面积需要用到一个常数,这个常数的大小约等于4×(8÷9)²
公元前约240年,古希腊著名科学家阿基米德证明了这个常数介于3+(10÷71)和3+(10÷70)之间;
之后海伦将3+(1÷7)这个近似值推广到很多关于圆的书籍当中
到了公元150年,希腊天文学家托勒密将377÷120这个常数值作为圆周率的近似值;
大约公元480年,我国南北朝著名数学家祖冲之创造性的使用割圆术将圆周率的精确度计算到了小数点后7位,这项成就领先了欧洲近1000年。
之后几百年间圆周率的精确度以及计算方法发展很快,到了公元1600年圆周率的十进制小数值被计算到35位。
到了1706年英国数学家威廉.琼斯第一次用希腊字母π作为圆周率的表示。直到18世纪末,π被人们普遍认可。
1873年英国数学家威廉.尚克斯花了近,通过手算,计算除了圆周率小数点后607位小数。
可惜因为计算量庞大,在之后的近一个世纪都没人发现实际上他的答案从527位开始就出现了偏差。
1949年,由于计算机的问世,冯.诺依曼计算到了小数点后2035位;
1987年日本数学家金田康正在超级计算机的帮助下计算到了π小数点后134217000位;
2002年,还是金田康正的团队,计算到了π小数点后1241100000000位。如果单行印刷出来,纸张连起来可以往返地球与月球三次。
无理数
虽然这一项项成就令人瞩目,但是这都不是π的准确值。
早在16世纪德国数学家兰伯特就证明了π是一个无理数。也就是说他和一般分数有着本质差别,没有有限的十进制小数可以表示它。
我们生活中的圆周率3.1415926,其实用到前几位就很精确了,3000年前的估算值就已经达到了使用它的精度,但是为什么人类还要愚公移山式的去计算它的精确度呢?
阿拉丁有话说
我们肯定会问,这些工作值得吗?
阿拉丁认为或许值得!
因为目前的数学体系虽然已经很完善,但是还有很多东西需要继续探索。或许在某一天,我们会发现我们的数学可能错了。当然这都是不着边际的预测,因为关于很多数学问题我们现有的理论无法解答。
比如我们对于无理数的认识就不是很完善,虽然是无限不循环小数,但是我们不知道0-9所有数字是否以相同的概率出现,这些排列是否有什么意义......
任何的探索都有其存在的意义和价值。有时候一个微不足道的观点,一个微不足道的发现或许关乎着整个数学大厦的根基。
数学本身就是一个探索的过程,使用它只是数学最低的层次。只有上升到探索,才能体会到数学那种纯粹的美好,这种探索包含了人类的进步与愚昧的历史,也包含了人类对于未知事物的好奇。
阿拉丁不禁想问:到底是人类发明了数学,还是人类发现了数学。
今天你学废了吗?
后记
这是一篇阿拉丁曾经支教所讲授的内容,虽然圆周率的故事大家都很熟悉,但是这种熟悉的背后又是那么的陌生。
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