每年的 3 月 14 日是圆周率日 。在这一天 , 很多全世界的数学爱好者都会烘烤各种口味的馅饼(pie)以此来庆祝数学中最具代表性的无理数:π 。毕竟 3.14 日是一年之中纪念这个重要数学常数的最佳时刻 。
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圆周率(π 或 Pi)是一个圆的周长与直径的比值 。它作为无理数 , 它不能被表示为两个整数的分数 , 而是一个无穷无尽、永不重复的数 。
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圆的周长略大于其直径的三倍长 。
但是这个无理数是如何被发现的?经过人们几千年的研究 , 这个数字还有其他什么秘密吗?从这个数字的古老起源 , 到它未知的神秘性质 , 这下面就是关于圆周率 π 的 10 个令人惊异的事实 。
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记忆背诵 π 的数位据吉尼斯世界纪录记载 , 圆周率最多的记录属于印度韦洛尔的拉杰维尔·米纳 , 他在 2015 年 3 月 21 日花费了 9 小时 27 分钟内背诵了 7 万个圆周率的小数位 。而此前的记录保持者 , 根据吉尼斯世界纪录 , 中国赵璐曾在 2005 年背诵到第 67890 位 。
据英国《卫报》报道 , 还有一位非官方记录保持者 , 日本原口证(Akira Haraguchi) , 他在 2005 年录制了自己背诵圆周率小数点后 10 万位的视频 , 最近更是突破了 11.7 万位 。
全球的数字爱好者们为了记住 π 的更多数位 , 会使用一些辅助记忆技巧手段 , 如被称为“π 学”的记忆技巧来辅助记忆 。
“ 山巅一寺一壶酒(3.14159) , 尔乐苦煞吾(26535) , 把酒吃(897) , 酒杀尔(932) , 杀不死(384) , 乐尔乐(626) 。”
【圆周率 π 的 9 个奇妙事实,你了解几个呢?】而国外发烧友他们用 π 语写的诗(每个单词中的字母数对应一个 π 的数位) , 比如这段 π 文诗的节选:
How I want a drink, alcoholic of course, after the heavy lectures involving quantum mechanics. Now I fall, a tired suburbian in liquid under the trees, Drifting alongside forests simmering red in the twilight over Europe. (诗译:一堆量子力学讲座后 , 我想喝点什么 , 比如来点酒 , 我跌倒在树下 , 一个疲惫酒醉的乡下人 , 漂流在红树林旁 , 欧洲的暮色中 。) (“How”单词有三个字符 , “I”有一个 , “want”有四个 , 依此类推 。)
圆周率文字学的诞生文学爱好者们发明了一种“π 语” , 叫做 Pilish , 这种语言类似上面记忆数位的技巧 , 连续单词中的字符个数与 π 数位一致 。例如 , 迈克·基思(Mike Keith)的《Not A Wake》书中(2010 年 , Vinculum Press 出版社)完全是用 π 语写成的:
Now I fall, a tired suburbian in liquid under the trees, Drifting alongside forests simmering red in the twilight over Europe.
可以利用这种方式来背诵 π , 当然记忆大巨长的 π 的数位值时显然是缺乏效率 。
人类认识 π 的程度呈指数增长
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▲π的近似值记录时间轴图,注意垂直坐标使用了对数坐标 。(图自维基)
圆周率是一个无限不循环小数 , 根据定义 , 人类永远也没法确定圆周率的所有位数 。但是自 π 使用以来 , 数学家计算出来的小数位数确呈指数增长 。
公元前 2000 年 , 巴比伦人认为分数 31/8 已经足够精细 , 而《旧约全书》作者似乎非常乐意使用整数 3 作为圆周率的近似值 。公元 5 世纪时 , 南朝宋数学家祖冲之用几何方法将圆周率计算到小数点后 7 位数字 。后来到了 1665 年 , 艾萨克·牛顿已经将 π 计算到小数点后 16 位 。根据 1719 年 , 法国数学家托马斯·范泰德·拉尼计算出了 127 位小数 , 但遗憾是只有 112 位是正确的 。
而计算机的出现 , 更是飞速提升了人类对 π 精度的认知 。当数学家发现新的算法、电脑变得普及时 , π的已知小数位急剧增加(如上面图形所示) 。
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