答案:圆周率不可能被算尽,数学上也不存在最小单位,只有物理上才存在最小单位。
所谓的圆周率就是任意一个圆形的周长和直径的比值,这个值很神奇永远也无法被算尽,它被称为π约等于3.14。
为什么圆周率无法被算尽?因为圆周率的计算是建立在基础数学之上进行的,圆周率算尽就代表着基础数学的坍塌,几乎所有的数学知识将被推倒重新建立。打个比方,大家都知道中国历史上有两个与圆周率相关的名人,刘徽和祖冲之,他们是通过割圆法来求圆周率的,割圆法就是通过在圆内正接一个正多边形,一直增加正多边形的边长数量,让每条边无限逼近圆的曲线,这样就可以将这个正多边形的所有边长长度近似认为是圆的周长,以此求得圆周率π的数值。如果圆周率π被算尽,意味着一个圆内的正多边形边长增加到一定程度,边长就等于圆弧的长度,例如圆弧AB=线段AB,这显然是不符合数学规律的。
如果圆周率被算尽,也不可能存在曲线了,曲线将变成由很多线段所组成,微积分的极限累加计算圆弧面积将失效,几何学的图形将会乱成一锅粥。实际上,圆周率早已通过严密的论证证明,π不可能被算尽。
1946年,美国的数学家伊万尼文,利用反证法和微积分求得π是无限不循环的数。或许很多人有疑问了,既然知道π是无理数,为什么还要继续计算它的数值呢?有什么意义吗?
目前人类已经利用超级计算机将π算到了小数点后20万亿位,π存在的意义就在于检测超级计算机的运行能力,计算机的能力越强,能算出的小数点位数就越多,这个计算过程及其复杂,所以也只有π这样的无理数才可以担此重任。
π存在的另一大原因是被用于密码学,我们都知道战争时期很多重要信息都会被加密传送,那么加密的过程中需要文字和数字参与编写,利用文字信息容易被发现,利用数字较为安全。如果是计算机随机生成的数字,其实并不是真正的随机数,破译它的程序就可以发现一些规律,这时圆周率π就登场了,因为π是一个无限不循环的无理数,通过拼接素数能够产生真正的随机数,这样就保证加密过程的安全。
至于最小单位就是物理上的说法,数学上不存在最小的说法,物理上最小的单位是普朗克长度,等于1.6x10的负35次方米,这个尺度有多小呢?我们来对比下,原子的直径是10的负10次方米,原子核的直径是10的负15次方米,夸克的直径是10的负18次方米。
普朗克长度是实际生活中的最小单位,包括我们眼前看到的任何物体,甚至我们所在的空间都不是连续光滑的,空间的尺度就是长度,这个长度必定大于普朗克长度。原子的分割也是有极限的,不可能无限小,分割到一定程度很有可能像超弦理论中所说的那样,所有的微粒都是能量振动产生的,这些微粒构成了世界。
如果计算圆周率的课题已经不新鲜了,越来越多的人回首提出一个问题,圆周率要是被算到了尽头,世界会变成什么样?
有没有可能被算尽?
常规认识里圆周率是无理数,是有一个前提:在现有的数学体系内。支持圆周率有可能被算尽的人,宇宙中不是所有的地方都遵循人类现有的数学体系。很多新的研究已经发现很多事物会和现有的数学大厦产生冲突。
1、首先,黑洞内部没有数学,一切数学规则掉进黑洞里就没有意义。
2、圆周率的基础是圆形,球形存在于三维时空,圆形存在于二维时空,那么一维时空里的没有圆形,自然没有圆周率,四维及以上的时空的圆周率也没被证实。而根据超弦理论,未来人类将有机会进入一维时空内。
3、还有一种情况就是宇宙在生命后期坍塌了,回到原始的奇点,那么圆周率就有可能有尽头。其实这个时候也有可能就是所谓的一维空间。
4、还有一种说法就是当代的数学并不完美,如果出现更高级的文明,升级的数学体系里,圆周率有可能被算尽。
所以还是有很多人站在哲学角度认为圆周率是有尽头,未来的人类将会由能力计算出圆周率所有的数值。
假如未来有一天被算尽,那么世界会变成什么样子?
1、浅层面的影响
毫无疑问的是现有的数学秩序将被重建,因为圆周率一旦能被算尽,就不存在标准的圆形(曲线),微积分自然的就要被否定,大部分数学规则全部失效。
这时候的数学将进入“量子时代”,每一个数学研究领域都有一个最小值,一旦数学家在自己的领域到触碰到了这个最小值,也就意味着自己的研究已经到头了,没有继续深挖的必要。
2、中层面的影响:π是怎么算出来的,去问氢原子啊!
不同领域的根源都会在物理学里面汇集,成为物理学家研究宇宙的工具,圆周率自然也会和量子力学扯上关系。
早在2015年的时候,罗切斯特大学的科学家们获得了一个意外发现,在氢原子能级的的能量计算中,发现了其计算公司就是数学家约翰沃利斯在《无穷算数》中阐述的一个数学公式的表现:圆周率其实等于无穷多个分数相乘的积,也就是说没有数学工具,人类也能利用氢原子来计算出圆周率。这是首次在物理领域计算出圆周的公式,而《无穷算数》出版的时间是1965年,而更早的公式原理出现时间是三百年前,中世纪的欧洲纯粹数学。π的变化必将影响到接下来一百年物理学大厦的支柱——量子力学。
自从量子力学出现后,物理学四大神兽之一的“拉普拉斯妖”就被直接否定,因为电子的运动轨迹没有规律可言,你不知道一个电子在下一秒会在哪个位置,所以未来不会被计算出来。“拉普拉斯妖”就认为知道每个物质的动量和位置就能计算出全宇宙的事件。不过圆周率一旦是有限的,那么电子的能级跳跃理论上也能被计算出来,被关闭了近百年时间的“拉普拉斯妖”也就有可能重见天日。
3、最高层面的影响
在最高的层面微积分一旦被算尽,人类将进入新的纪元。
第一种标志着人类文明已经发展到了能够洞悉宇宙一切的地步。人类此时对宇宙是了如指掌,因为微积分包含了一切事物的信息,最后一位数都被算出来了,那么自然就是洞悉全宇宙。人类文明想要到达这个阶段可能需要跨过数个文明阶段,因为这样的文明升级比飞出太阳系,飞出银河系还要难,可能人类已经能接近光速,但是还是没办法算出最后一位圆周率。
有科学家就认为圆周率也有可能是一个潘多拉的盒子,里面的资源太过于丰富,掌握里面所有的信息,除了能促进文明的发展,也可能会毁灭一个文明,你认为圆周率会是打开宇宙奥秘的钥匙吗
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