圆周率已经被算到31.4万亿位,继续计算有意义吗?

松金洋子


圆周率是个无限不循环小数,即无理数。圆周率(Pi)是圆的周长与直径的比值,一般用希腊字母π表示,是一个在科学技术领域中广泛应用的数学常数。π也等于圆形之面积与半径平方之比,是精确计算圆周长、圆面积、球体积等几何形状的关键值。 在分析学里,π可以严格地定义为满足sin x = 0的最小正实数x。

科学家的探索精神使得圆周率的精确度不断被刷新,我们的世界也因此而更加精确更加完美。研究自然界的一切事物,探索宇宙间的一切奥秘,是我们的责任也是我们的权利,不仅要把科学研究的成果应用于实践,更重要的是,通过科学研究来解决我们人类的时空观、宇宙观问题。

当年陈景润苦心孤诣的研究证明哥德巴赫猜想,终于取得了世界性的进展,受到国际数学界的认可就是这个原因。虽然他没有完成最后证明哥德巴赫猜想的任务,但是他改进了前人的成果,使这道难题的证明工作向前迈进了一步。

而且他的证明过程也产生了国际数学界公认的“陈氏定理”,这项工作的开展,使人类的宇宙观和时空观进入了一个新境界,为人类文明的发展做出了贡献。

尽管今天科学家已经把圆周率推算到了小数点之后的31.4万亿位,但是仍然没有穷尽这个数字,我们人类在这个问题上还有继续努力的必要。宇宙的发展是无止境的,人类的实践也是无止境的,继续探索圆周率的奥秘,是人类挑战自我,探索宇宙奥秘的一种方式。

身为宇宙中的一个物种,人类从产生、发展、发达,经历了无数的艰难险阻,人类都克服了,战胜了,现在眼前横亘这圆周率这座大山,人类就一定要战胜它,登上这座大山的巅峰看看山那边的景色。

圆周率被认为包含着宇宙终极奥秘,破解了圆周率,也就能为破解宇宙奥秘做好准备。所以古往今来,无数科学家都孜孜不倦的为推算出更加精确的圆周率而不懈奋斗,从远古时期的石匾记录的圆周率的推算公式和结果,到今天人们日益先进的推算方法和更加精确的推算结果,见证了人类的发展进步,记录了人类的探索精神。

可是直到今天我们都没有穷尽圆周率,说明这个数字是非常神秘而又复杂的,其中包含的神秘信息是我们还不能完全掌握的。这也是宇宙自然对人类的启示,虽然人类占领了地球,科技和经济取得了巨大进步,但是我们连一个基本常数都无法穷尽其精确值,说明我们人类的成绩微不足道。我们要继续保持谦逊的态度,不能自高自大,在今后的岁月里继续推算圆周率的精确值。

这个谦虚谨慎的态度不光是在科学领域,而是在一切领域都适用,用这个原则指导解决人类与自身的关系、人类与自然的关系、个体与整体的关系,可能会减少很多纷争和冲突,避免很多人间惨剧的发生。这是宇宙的启示,也是科学家孜孜以求的动力。


小小嬴政


管它有没有意义,反正算下去又不用钱。不信我算给你看:31.4万亿位后是35985486674396357446464564646732258974325675464563644644644688853124899754256537754322268895446734665774745353654647557574574564665764744645646547886332235678754663664774757544789446745754576365785432575774664674664766468875422565753764654665764754646747544644635546788553214678875432467854325786533664744754644746475346754365743746574678474464788855432134678567532147898444653588744356465465464764853637846563778643146884425764356755478553753753....................妈呀,累死我了!


Bonkuo


圆周率已经被算到31.4万亿位,继续计算有意义吗?

2019年的3月14日当天有个很有意思的新闻,那个无限不循环的小数圆周率被计算到了小数点后31.4万亿位,种花家还特意计算了下存放的空间,大约28TB左右,相当于8个4T硬盘的存储容量,也就相当于一台家用NAS的存放空间,但这并不是问题的关键,我们不明白的是将这个无限不循环小数计算到那么精确,真的有必要吗?

圆周率大事记

最早关于圆周率的记载来自公元前2000年前的古巴比伦人,他们将圆的周长与直径之比取值3.125,而古埃及人则取值3.1605,不过无论哪个看起来都不是那么准确,但其实在要求并不是特别高的条件下,这个精度也足够使用了!

而中国古籍中一直都有一个关于圆周率的说法:“圆径一而周三”,差不多也就表示了这个意思,将圆周率取值为3,在当时算法很简单,暴力而又直接,测量圆周长再除以直径,理论上这是完美的,但事实上圆周长很难测量准确,而直径的精度也一样有限,因此导致的结果就是圆周率从3到3.16之间,但这也能凑合着用。

公元前三世纪古希腊数学家阿基米德用内接(外切)正多边形的周长代替圆的方式来计算圆周率,因为从理论上来看这个正多边形边越多,它的周长越接近圆,周长也会越接近,那么计算出来的圆周率则越逼近真实圆周率。阿基米德计算到了96边形,他计算的圆周率精度在3.140 845-3.142 857之间,这已经是一个相当精确的数字,因为我们平时就取值3.14计算的圆周长。

中国古代数学家刘徽也给出了相同的算法,将其称之为割圆术,这实在非常贴切,因为木工操作割圆就是用N变形来代替的,切割下来之后再修正成圆,而南北朝数学家祖冲之则用刘徽的割圆术将圆周率逼近到了3.1415926-3.1415927之间,这也是我们俗称的祖率!

十六世纪的数学家开始采用效率更高的无穷级数来计算圆周率,其代表则是计算圆周率的莱布尼茨公式。

到了十八世纪末期德国数学家约翰·海因里希·兰伯特终于证明了圆周率是一个无理数。是不是算不玩表示不用折腾了呢?其实完全不是,这反而激起了没事干的数学家极大兴趣!

1882年德国数学家林德曼证明了圆周率Π是一个超越数(超越数就是不能作为有理系数多项式根的实数)。

天才的数学家拉马努金则给出另一个计算圆周率的公式,不知道无所不能湿婆神是哪个晚上进入了梦想给他的灵感,反正他就拿出了这个公式!

1948年英国弗格森和美国的伦奇将圆周率计算到了小数点后808位,这是手工计算圆周率值的最高纪录。此后计算机的出现一骑绝尘。

1949年:2037位

1958年:10000位

1981年:200万位

1999年:687亿位

2019年:31.4万亿位

计算那么多位数圆周率有啥用?

圆周率日常使用取值2位即可,也就是3.14,登陆火星也不过十多位,放眼可观测宇宙,也只要40位即可计算将误差消除在一个氢原子的直径之内!算那么多位真是吃饱了撑着没事干,超级计算机也将浪费大量的电能,你看这些人就是那么无聊!

从应用层面来看,这个庞大的数值确实没有任何意义,但我们可以发现,圆周率从3开始到越来越接近我们现代数学计算的圆周率数值的过程,就是数学工具不断的进步,从早期的周长/直径到割圆术,再到无穷级数,再到拉马努金的计算公式,各位会发现圆周率计算的收敛速度越来越快,当然还有更快的迭代算法,这表示什么?我们发现这个世界的工具:数学一直在进步!当然到了1949年之后这个任务从手工转换到了计算机手中,圆桌率的存在为我们的计算机算法做出了不朽的贡献,促使着计算机技术不断进步!

2019年3月14日谷歌通过超级计算机将圆周率计算到了小数点后31.4万亿位,并不是说谷歌的超级计算机只能将其计算到31.4万位,而这一个宣传与纪念计划的结果:总共25台“谷歌云”虚拟计算机,耗费大约4个月才将圆周率增加了十万亿位左右,四个月的时间,也许数十万美元的资金,但这个新闻本身就自带流量,因为这表示了谷歌云计算强大的实力,这点资金做一次全球性宣传毫无疑问是非常划算的!

相信未来的超级计算机仍然会以此作为目标计算圆周率,而更多位数的圆周率也将会出现!也许我们可以设想一个场景,如果未来的量子计算机出现,那么圆周率计算很有可能作为磨刀石,如果第一次计算就将圆周率在数分钟之内计算到了数百万亿位,想必全球围观群众必定就明白了量子计算机的计算能力有多强大!


星辰大海路上的种花家


许多人认为圆周率已经计算三十多万亿位,是毫无意义的做法,实际上的确没有应用意义。我国著名的南北朝数学家祖冲之,利用割圆法,耗费大量精力,成功的计算出圆周率为3.1415926。成为世界上第一人把圆周率算到后七位的人。圆周率后七位应用实际计算已经绰绰有余,如果用来计算银河系直径,其误差都不会超过米级,这可是十万光年的距离,可见圆周率有实际意义的位数有七八位足以。但为什么现在人不断在刷新圆周率的位数呢?这主要是为了证明圆周率是无限不循环小数,实际上圆周率虽然已经算到三十多万亿位数,至今没有发现循环,说明圆周率无限不循环是对的。人们费这么大力气这可不是为了单单证明圆周率不循环,其中有一项主要目的是检验新计算机性能,一举两得、何乐而不为呢。


宁静致远63362300


先申明,我的回答可能比较脑残,希望不要喷我。

我认为意义重大,且听我从另一个角度详细分析。

先给出结论:圆周率和人类的感性密切相关。

圆周率都已经算到31.4万亿位。这是一个匪夷所思的问题。明明知道圆周率是无限的,但是依然要无休止的计算下去,好像下一秒就可以由未知通向已知。

但是,但是。我今天要说的,圆周率和我们的感性有什么联系?

圆周率:

在分析这个问题之前,我们先上点儿“开胃菜”,做两个思想实验。

Ø 汤姆森灯

先来看一个问题:假设有一盏灯(詹姆斯.F.汤姆森灯),由一个按钮开关控制。一个超自然的精灵对它爱不释手,于是就出现了这样的情景:点亮它1/2分钟,然后熄灭1/4分钟,再点亮1/8分钟,再熄灭1/16分钟,以此类推。

或者

“一尺之棰,日取其半,万世不竭。”
——庄子《天下篇》

关于这个级数可以参阅高等数学里面级数部分的阐述,在此不做详述。

依据结果,按了无数次开关,1分钟结束的时候,灯是关着的,还是开着的呢?

①从物理角度,我们知道,这种灯是不可能的。

②次灯的全部必要信息已知,而且其逻辑精确性也已经最大化。(无可辩驳)

③结果:灯或者开,或者灭。(似乎也无可辩驳)

最大的整数是奇数还是偶数?

Ø 圆周率机

我们知道圆周率是一个无限小数:3.141 592 65…

假设有一台机器,它准备计算圆周率的各位数字(圆周率是直径为1的圆周的周长)。圆周率计算每一位数字所需的时间是计算上一位数字所需时间的一半。这样时间被压缩。当每一位数字被计算出,它就弹出。方便我们记录。

如果计算第一位数字需要30秒,则计算圆周率所有数字需要1分钟。不仅如此,1分钟结束的时候,它应该弹出圆周率的最后一位数字!

当然,这是痴人说梦,我们知道,圆周率的最后一位不存在。

类似的悖论很多。

人类的感性:

对人的研究古已有之,人是复杂的。人不仅具有动物的本能和欲望,也有物质的属性,更有不可思议的思想,似乎永远也摸不透,理不清。

小说《理智与情感》里面描述了人的感性与理性的冲突与调和。

感性不仅让我们丧失对事物的准确判断,事实上,感性本身就是具有极大的不确定性这一因素。感性既脆弱,又强大;感性既缥缈,又真实;感性既无知,又有知。

它实在是最矛盾的存在,和经典牛顿力学是如此相悖。

人类的感性是如何来的呢?

是自然科学中永恒的未知性导致的?是圆周率机和汤姆森灯永远不可能实现导致的。宇宙的未知和不可能性导致了人的感性。反过来,人的感性就是为了调和这种未知性。

Ø 庄周梦蝶

庄子做了一个梦,梦见自己变成了蝴蝶,醒来又觉得自己是蝴蝶的梦。什么是梦呢?

我们都有这样的体验:梦中的细节被抹去,但是情感变得强烈,是感性的。醒来的“现实”中,我们似乎知道了更多细节,似乎更加理性,但是我们发现依然有太多细节被抹去,无论是微观,还是宏观,科学一次又一次的表明,尽头是无知的黑暗,一片空虚,我们可能永远也无法得知,就算知道,我们可能永远也无法掌控,如同混沌理论一样,不确定性隐藏在我们的世界中的每一个细微处,这些和梦境中的模糊有什么不同?我们不知道的远比我们知道的要多的多。

我们总是说不要感情用事,不要受情绪控制了,这样我们就能认识客观规律。而事实是,我们可能永远摆脱不了感情用事,因为我们是人,依然受到动物的本能驱动,只是比梦境要理智一点儿而已。人性是我们的根源,如果我们抛弃人性,是不是也就跳出了“现实”这一梦境。嗯,很多人马上就反应过来了,那不就是机器人吗?比一般物质更高一层的理性运行。

设想一下,假设万物互联异常强大,它不仅能够进化,还能够精准的和自然规律协调一致,不再需要人的指令输入,是不是就是更高级的梦境——完全科学,足够理性。但是,先不要激动,因为,上面的案例已经证明了,理性的科学无限发展,最终是混沌的,不可确定的,因此千丝万缕的感性是不是就要随之产生了?

《阿凡达》中,人类科技文明可以传送意识,从而控制身体。

《机器人九号》中描述了,没有人类,只有机器的地球的样子。

Ø 测不准原理

测不准原理也称“不确定性原理”,由量子大师海森堡提出,他独创“矩阵力学”来表示一个量子。在观测电子轨迹时,其中的关键设备是云室(里面其实是水雾),电子通过,留下痕迹,通常认为该痕迹即是电子轨迹。然而海森堡对此有质疑,他认为云室中的水滴对电子来说太大了,绘制出的轨迹并不是电子真正的轨迹。基于此,海森堡放弃了这中研究方法,开创了“矩阵力学”,预测了电子跃迁时发射的光的离散频率和强度,与实验贴合得完美无缺。

在电子的双峰干涉实验中,海森堡提出了不确定性原理。通过此原理,人们惊奇的发现,原来人类的观测对粒子居然产生了这么大的影响。

量子力学中的不确定性原理(Uncertainty principle)表明,粒子的位置与的动量不可同时被确定,位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式:

海森堡通过不等式发现,在量子世界里,一个量子的位置和动量是没办法同时确认的。说得通俗一点,就是你准确测量出一个粒子的位置时,他的动量将变得及其不稳定,你无法得到这个粒子的准确动量。而当你专心测量它的动量的时候,它的位置却又变得模糊不定。你测量其中一个量越准确,另一个量就越不准确。原因是实验时要越准确地测量一个电子的动量,需要光波的波长越短越好,而越要准确测量一个电子的速度,需要的光波波长越长越好。这就是一个矛盾体。

未知总是伴随着我们。无穷无尽,相互纠缠。

自然科学起源于神学,而最终却总是将我们引向神学,是不是很有趣?

假如自然科学无法打破某些障碍,人文社会科学(感性)是不是可以帮助我们找到一些藕断丝连,实现连接。

《三体》里面程心偷偷留下五公斤物质,代表了地球,代表了人性。新的宇宙诞生,它是否可以连接旧的宇宙?

感性是如何来的?

就如同《西部世界》里面描述的,无限的逻辑循环之后,不讲理的感性就产生了。西部世界里面的机器人是不是最终实现了更高层次的感性和理性的结合?想想是不是觉得不可思议,又很恐怖?

而圆周率的历史确实为我们提供了洞见。


科学荟萃,有趣有料。


科学荟萃


【山巅一寺一壶酒】

兀=3.14159265358979323846264338………………………………………继续计算下去个意义吗?数学家肯定会继续计算下去。到底有没有意义,一万个人有一万种看法,如果冬夜大醉后还能背到十数位,那有算有实际的生活价值。[捂脸][捂脸][耶]

山巅一寺一壶酒,尔扭舞衫吾发羞。

弃酒山儿山拨寺,扭尔陸寺山山爬。

一一醉中背起多情趣





白溪釣客


别争论了,π继续算下去的价值有两个,一个是测试大型计算机的运算能力,二就是精度。比如说π的第1000位,如果直径是1000米,周长就的误差就是1米以内,如果直径是100亿光年呢,这误差不会比太阳系直径小多少,虽然目前已经算到几万亿位了,但相比于140亿光年的宇宙,精度还是不够,虽然目前地球的科技水平讨论光年这种长度意义不大,但是科学么,总是没尽头的。这个东西在座的这辈子也不会用上,离得太远,看看就行了。


帅哥赵118868096


圆周率是算不出来的,因为它是基于1+1=2的基础上来计算的。但实际上1+1并不完全等于2,而是需要加上一个常数。但这个常数是随着距离宇宙原始奇点位置的不同而变化的。但会不会由圆周率能反推出这个常数,谁也不知道。

随着周围星系的不同引力影响,甚至是各种宇宙射线的影响,都会有不同的常数来影响基本的计算结果。比如在太阳系,我们的测量值受太阳的影响,但与银河系中心的黑洞相比可以忽略不计。可以认为整个银河系具有一个相同的数值常数。

但这个常数与距离巨型黑洞更近的星系肯定也不一样。可能会有一个像E= MC²那样非常简单的公式来测算,但我们在不知道之前是,我们眼前是一面厚厚的黑墙。

想象一下,当知道这个常数的算法,我们就能知道测量数值的真相。而所有的事物是可以通过数字模型来表达的,那样,就意味着我们可以通过数字模型来预测未来。而目前我们无法预测未来,是因为我们来测量的基础就是不准确的,差之毫厘失之千里。

也许真正不需要常数修正的测量值,只有在宇宙的原点,在那个奇点的位置,用1+1=2为基础建立起来的数字模型,才是正确的结果,才可以预测整个未来。


愤怒的小野猪


当然有意义。

圆周率,π,作为一个无理数,它是算不尽的。有些人以为,继续计算圆周率只是为了数学爱好者的探求心,或是测试计算机的性能——这些答案,虽然对,但是不全对。100分满分的话,这些答案至少可以得1分。

计算圆周率小数点后边的位数、数字,其实是“醉翁之意不在酒”。所有人都知道圆周率算不尽,没人在乎圆周率小数点后边可以算到多少位,具体是什么数字,那玩意没用。

真正重要的,是计算圆周率的“算法”。也就是针对圆周率这个的无限不循环小数的公式。

每找出一种算法,或者说开发出一个公式,就能使大量的数字计算变得更快。越精确、越快的算法,作为一个程序,把它编入计算机,会是什么情况?

为什么我们的电脑能够在断断数年之内,性能有飞跃性的进步?这完全靠“算法”在支撑。把诸多的算法效果叠加起来,就能实现在同等的硬件条件下,同步进行更多计算的目的。

所以,你可以把针对圆周率的“算法”的开发,简单理解成电子科技工程对“芯片”的开发。也正因如此,这些“算法”才是保密的。

越高性能的芯片,能完成的事情越多。高性能芯片可以应用在多个领域,大到国防、航天、航海、电子、通讯,小到我们每个人用的手机、电脑,并且还有各行业相关的加密领域,其意义之重大,那就连小毛孩子都知道的了。

所以,你也可以这么理解:圆周率,π,它就是一个试验品,继续计算圆周率小数点后边的数字,其目的就是为了开发出更强大、先进的“算法”。


纯钧LHGR


其实,继续算下去并没有实际的意义。

圆周率小知识

我们知道圆周率是一个数学常数,定义为一个圆的周长和其直径的比率。

圆周率一般用希腊字母π指代,有时也拼写为“pi”。

数学理论上已经证明圆周率是一个无理数,即无限不循环小数,所以其位数是无限的。

圆周率的近似值约等于3.14159265358979

计算圆周率的方法

实际计算精确的圆周率,是不可能用先测量圆的周长和直径,再来计算其比值的这种方式,所以一般都是通过公式的近似来计算,比如:

阿基米德使用的圆内切多边形法

中国古代数学家刘徽的割圆术

帕斯卡、牛顿、莱布尼茨的无穷级数法

高斯-勒让德的迭代算法

计算机出现后,更是出现了各种算法,比如Spigot算法,Gibbons算法等等。π的数值长度以惊人的速度扩展着:1949年算至小数点后2037位,1973年算至100万位,1983年算至1000万位,1987年算至1亿位,2002年算至1万亿位,至2011年,已算至小数点后10万亿位,而今年3月份,日裔谷歌工程师Emma Haruka Iwao利用谷歌的云计算设施算至小数点后31.4万亿位,刷新了世界纪录。

谷歌工程师Emma Haruka Iwao算圆周率至小数点后34.1万亿位

那为什么说继续计算下去没有意义呢?

一是圆周率的各种数学特性,在理论上已经研究得比较清楚,不必再通过计算更多的数位来探寻其性质

二是计算圆周率更基础的进步还是来自于计算公式和算法的改进,比如从以前的割圆法,级数法到现在的迭代法及各种计算机算法等。没有算法的进步,仅靠计算机性能的提升没有实践意义。

三是目前衡量计算机特别是超级计算机,算力的标准已经不需要用计算圆周率来证明,而是有更加专业,更加全面的评测手段。所以这十几年来基本没有超级计算机再来计算圆周率。

最重要的是目前工程上根本用不到这么高精度的圆周率数值。据公开资料,美国宇航局的任务中常用的就是15/16位圆周率就足够了

要知道,小数点后31.4万亿的圆周率需要多少存储吗?170TB!花了多少天?121天!因此,这种结果没有实际意义。相反,这些算力和计算资源如果能够用到更需要的地方,比如风暴预报,经济模型建立,高能物理模拟岂不是更好?

所以现阶段,真不用继续往下计算圆周率了

对了,每年的3月14日就是世界圆周率日。这个还是要纪念一下的。:-)


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