如果某天數(shù)學(xué)家突然宣布圓周率算盡了,又會(huì)出現(xiàn)什么后果呢?
數(shù)學(xué)上將圓的周長(zhǎng)和直徑的比值稱(chēng)為π,約為3.1415926,這是很多人最早接觸到的一個(gè)無(wú)理數(shù)。從古代開(kāi)始就有不少人沉迷于計(jì)算圓周率,4000年前的古巴比倫王國(guó)就已經(jīng)記載了圓周率π=3.125,中國(guó)古代的劉徽和祖沖之利用割圓術(shù)將π計(jì)算到了3.1415926和3.1415927之間,到了現(xiàn)代的超級(jí)計(jì)算機(jī)已經(jīng)將圓周率計(jì)算到了小數(shù)點(diǎn)后10萬(wàn)億位,事實(shí)證明π依然是一個(gè)無(wú)理數(shù)(無(wú)限不循環(huán)小數(shù))。
可能有人有疑問(wèn):如何知道圓周率π是無(wú)法算盡的呢?一直計(jì)算下去有可能發(fā)現(xiàn)π是可以算盡的,只是人類(lèi)目前還沒(méi)算到而已。如果某天數(shù)學(xué)家突然宣布圓周率算盡了,又會(huì)出現(xiàn)什么后果呢?
早在1947年,伊萬(wàn)·尼文就利用微積分和反證法證明π是無(wú)理數(shù),圓周率已經(jīng)經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的邏輯推理,如果未來(lái)被證實(shí)π能夠被算盡,是一個(gè)有理數(shù)。不僅數(shù)學(xué)體系需要重新建立,就連科學(xué)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)都需要全部推倒重來(lái)。
如果圓周率能被算盡,那么割圓術(shù)就證明了將圓形分割到一定程度,“圓”就完全等于“正多邊形”,這就意味著其實(shí)并不存在真正的“圓”,圓的光滑曲線(xiàn)實(shí)際上就是無(wú)數(shù)的小線(xiàn)段。這表明曲線(xiàn)也是不存在的,由于不存在曲線(xiàn),幾何學(xué)中的圖形將變得混亂不堪。微積分中對(duì)曲線(xiàn)覆蓋面積進(jìn)行計(jì)算的思想方法也是錯(cuò)誤的,極限累加理論也將不存在,微積分將會(huì)被顛覆,數(shù)學(xué)大廈將土崩瓦解。
如果圓周率被算盡,代表微積分是錯(cuò)誤的,那么現(xiàn)代人利用微積分知識(shí)制作的集成電路將不存在,我們用的電子儀器也不會(huì)出現(xiàn),航天工程中運(yùn)用微積分制作模擬軌道也不會(huì)出現(xiàn),或者說(shuō)出現(xiàn)的一切都是瞎蒙的。物理學(xué)中很多常數(shù)都與π有關(guān),把無(wú)理數(shù)π修改成一個(gè)有理數(shù),那么組成物質(zhì)的分子原子的電子軌道可能變得不穩(wěn)定,物質(zhì)難以凝聚形成,整個(gè)世界都會(huì)被牽連。
當(dāng)然了,圓周率確定無(wú)疑是一個(gè)無(wú)理數(shù),是不可能被算盡的。但為什么還會(huì)有那么多人去計(jì)算圓周率的位數(shù)呢?有什么實(shí)際意義嗎?
其實(shí)圓周率π已經(jīng)成為了檢驗(yàn)超級(jí)計(jì)算機(jī)能力的一把標(biāo)尺,能夠輔助超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展。由于圓周率計(jì)算過(guò)于復(fù)雜,用一般的電腦很難進(jìn)行計(jì)算,所以運(yùn)算能力和穩(wěn)定性越好的計(jì)算機(jī)就可以算出π小數(shù)點(diǎn)后的更多位數(shù)。當(dāng)年英特爾推出奔騰系列時(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)BUG,這個(gè)BUG正是通過(guò)運(yùn)算圓周率才發(fā)現(xiàn)的,π能夠幫助人類(lèi)完善科技技術(shù)。
圓周率π最大的用處在密碼學(xué),重要的文本信息通常會(huì)經(jīng)過(guò)加密算法,然后加入?yún)?shù)形成密文。這個(gè)參數(shù)就是密鑰,在破譯密碼時(shí)最先需要找到的就是它,密鑰的形成通常有兩種方式,一般會(huì)從文學(xué)典籍或文字從選取一些段落或者是計(jì)算機(jī)隨機(jī)生成的隨機(jī)數(shù),前者容易被破譯發(fā)現(xiàn),而計(jì)算機(jī)軟件生成的隨機(jī)數(shù)其實(shí)都是偽隨機(jī)數(shù),是有跡可循的,并非真正的隨機(jī)數(shù)。這時(shí)數(shù)學(xué)家會(huì)利用π的小數(shù)位和拼接素?cái)?shù)產(chǎn)生真正的隨機(jī)數(shù),對(duì)重要信息進(jìn)行加密。
假設(shè)某個(gè)國(guó)家突然發(fā)現(xiàn)圓周率并不是無(wú)理數(shù),它可以從第1000億億位后開(kāi)始循環(huán),π就變成了一個(gè)循環(huán)的數(shù)字,這就相當(dāng)于圓周率被算盡了。那么戰(zhàn)場(chǎng)上截獲的情報(bào)就有可能被破譯,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也會(huì)出現(xiàn)重大漏洞。
由此可見(jiàn),π被算盡將會(huì)出現(xiàn)一系列顛覆我們認(rèn)知的事件,遠(yuǎn)比想象的更復(fù)雜。而超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)算圓周率,并非要將它算盡,只是利用圓周率檢測(cè)計(jì)算機(jī)自身性能而已。