本文原创作者:水木长龙
曾有数学哲学家言:当你真正发现圆周率π的规律时,你也就发现了宇宙隐藏的终极奥秘。仔细一思索,似乎并非无道理。
圆周率π被定义成了一个无理数,因为即使用人类当今最高科技的超级计算机进行π值计算,似乎也无法将圆周率π值计算的完。π往后推算的每位数字似乎都是变化莫测的,难以寻找其规律。如同一盘宇宙级的棋局,因为没有固定的下棋规律——下棋规律千变万化,每走一步都不相同——所以只有开始,仿佛没有结局。
但是,圆周率π往后推的每位数字尽管看似毫无规律可循,却并非随机变化的,而是固定不变的(3.141592653589793238462643383279……,每一位数字,无论计算多少次,它们都是不变的对应值)。既然π的每一位数字都是确定值,这就说明,π不是一个不可计算的数字,只能说它可能(为什么用“可能”后面有解释)是一个无理数,仅此而已。
圆周率π真的是一个无理数吗?真的计算不完吗?探索科学,探索宇宙,水木长龙与您继续我们的探索之旅。
我们知道,圆周率π的数值由0~9之间每个数字出现的不同概率次数组合而成。而根据概率论可知,当π在0~9之间的所有概率组合情况都出现一遍后,如果π值还未算尽,那么接下来,π值必然会出现相同的概率组合。出现相同的概率组合,也就意味着π的数值开始出现循环了,即π的循环规律是存在的。
所以,π值要么无规律可循但可以算尽,要么计算不尽但最终会有规律可循。
因为人类的计算水平有限,以人类科技水平发明出来的计算机的计算能力也有限——它是人类思想智慧的结晶,而人类的思想智慧注定也是有限的。以有限的水平去计算近乎无限长的数字,怎么可能计算的完?因为以人类当前的科技水平无法将π值算尽,所以只能被定义为算不尽且无规律可循的无理数。
这就像以我们渺小的人类的能力,看不到宇宙的边际,于是就说宇宙是没有边际的,宇宙是无限大的一样。谁能保证,宇宙真的是无边无际、没有大小形状的呢?如果我们没有能力探索完整个宇宙,了解到整个宇宙的真正面貌,也许我们永远会以为宇宙就是无边无际的。
同样的道理,如果有一天人类的科技水平发展到,以我们现在人类的理解力认为是“不可思议”的程度,并研发出了超强量子计算机,或许会发现:π要么是可以算尽的,但确实无规律可循;要么是算不尽的,但最终是有规律可循的循环小数,只是这种循环周期太长了而已。最终π可能会从曾经的“无理数”被升级为“有理数”。
以当前人类的科技水平,我们对“π”的理解和认识,其实与对量子力学的微观世界的了解颇有相似之处。在量子微观世界里,我们无法同时测得一个粒子的位置和速度,于是就认为这是量子世界里的自然规律——测不准原理(海森堡提出的“不确定性原理”)。
也正因此,得出了量子的不可复制特性(仅海森堡的“不确定性原理”就已经限制了我们获取一个量子所有信息的可能性),从而也就限制了物体的超光速瞬间转移,以及超光速量子通信。这也如同爱因斯坦用一个“相对论”就把我们关闭到了太阳系一样(爱因斯坦狭义相对论揭示,我们不能超越光速。不能超越光速,别说遨游整个宇宙,在我们有生之年,单我们银河系的千分之一估计都很难参观完毕)。
而无论是海森堡的不确定性原理,还是爱因斯坦的不能超越光速的相对论,抑或π被定义为算不尽的无理数,都只不过是人类在有限的认知水平和技术水平的前提下得出的结论。
也许在未来的某一天,人类的技术水平和掌握的知识,都远超越了现在的时候,或许会豁然发现:曾经以为的“不可能”和“不可思议”,是多么的无知和愚昧。原来宇宙如同一个“藏宝库”,设下层层关卡,等待着我们层层闯关;原来大自然的真正内在原理和规律或本质,是通过由浅而深,由表及里,由现象到本质渐渐展露出来的。
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本篇文章「水木长龙」原创,转载标明出处,谢谢!(2019/04/15)