如果某天數(shù)學(xué)家突然宣布圓周率算盡了,又會出現(xiàn)什么后果呢?
數(shù)學(xué)上將圓的周長和直徑的比值稱為π,約為3.1415926,這是很多人最早接觸到的一個無理數(shù)。從古代開始就有不少人沉迷于計算圓周率,4000年前的古巴比倫王國就已經(jīng)記載了圓周率π=3.125,中國古代的劉徽和祖沖之利用割圓術(shù)將π計算到了3.1415926和3.1415927之間,到了現(xiàn)代的超級計算機(jī)已經(jīng)將圓周率計算到了小數(shù)點(diǎn)后10萬億位,事實證明π依然是一個無理數(shù)(無限不循環(huán)小數(shù))。
可能有人有疑問:如何知道圓周率π是無法算盡的呢?一直計算下去有可能發(fā)現(xiàn)π是可以算盡的,只是人類目前還沒算到而已。如果某天數(shù)學(xué)家突然宣布圓周率算盡了,又會出現(xiàn)什么后果呢?
早在1947年,伊萬·尼文就利用微積分和反證法證明π是無理數(shù),圓周率已經(jīng)經(jīng)過嚴(yán)密的邏輯推理,如果未來被證實π能夠被算盡,是一個有理數(shù)。不僅數(shù)學(xué)體系需要重新建立,就連科學(xué)測量標(biāo)準(zhǔn)都需要全部推倒重來。
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”,這就意味著其實并不存在真正的“圓”,圓的光滑曲線實際上就是無數(shù)的小線段。這表明曲線也是不存在的,由于不存在曲線,幾何學(xué)中的圖形將變得混亂不堪。微積分中對曲線覆蓋面積進(jìn)行計算的思想方法也是錯誤的,極限累加理論也將不存在,微積分將會被顛覆,數(shù)學(xué)大廈將土崩瓦解。
如果圓周率被算盡,代表微積分是錯誤的,那么現(xiàn)代人利用微積分知識制作的集成電路將不存在,我們用的電子儀器也不會出現(xiàn),航天工程中運(yùn)用微積分制作模擬軌道也不會出現(xiàn),或者說出現(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),把無理數(shù)π修改成一個有理數(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,整個世界都會被牽連。
當(dāng)然了,圓周率確定無疑是一個無理數(shù),是不可能被算盡的。但為什么還會有那么多人去計算圓周率的位數(shù)呢?有什么實際意義嗎?
其實圓周率π已經(jīng)成為了檢驗超級計算機(jī)能力的一把標(biāo)尺,能夠輔助超級計算機(jī)的發(fā)展。由于圓周率計算過于復(fù)雜,用一般的電腦很難進(jìn)行計算,所以運(yùn)算能力和穩(wěn)定性越好的計算機(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發(fā)現(xiàn)了一個BUG,這個BUG正是通過運(yùn)算圓周率才發(fā)現(xiàn)的,π能夠幫助人類完善科技技術(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經(jīng)過加密算法,然后加入?yún)?shù)形成密文。這個參數(shù)就是密鑰,在破譯密碼時最先需要找到的就是它,密鑰的形成通常有兩種方式,一般會從文學(xué)典籍或文字從選取一些段落或者是計算機(jī)隨機(jī)生成的隨機(jī)數(shù),前者容易被破譯發(fā)現(xiàn),而計算機(jī)軟件生成的隨機(jī)數(shù)其實都是偽隨機(jī)數(shù),是有跡可循的,并非真正的隨機(jī)數(shù)。這時數(shù)學(xué)家會利用π的小數(shù)位和拼接素數(shù)產(chǎn)生真正的隨機(jī)數(shù),對重要信息進(jìn)行加密。
假設(shè)某個國家突然發(fā)現(xiàn)圓周率并不是無理數(shù),它可以從第1000億億位后開始循環(huán),π就變成了一個循環(huán)的數(shù)字,這就相當(dāng)于圓周率被算盡了。那么戰(zhàn)場上截獲的情報就有可能被破譯,計算機(jī)系統(tǒng)也會出現(xiàn)重大漏洞。
由此可見,π被算盡將會出現(xiàn)一系列顛覆我們認(rèn)知的事件,遠(yuǎn)比想象的更復(fù)雜。而超級計算機(jī)運(yùn)算圓周率,并非要將它算盡,只是利用圓周率檢測計算機(jī)自身性能而已。