◎探秘“π”
曆史上竹首次出現於埃及。1858年,蘇格蘭‘位古董商偶然發現了寫在古埃及莎草紙上的霄數值。莎草紙的主人從一開始就吹噓自己發現的重要性,並有一個解式:“將(圓的)直徑切除1/9,用餘數建立一個正方形,這個正方形的麵積和該圓的麵積相等。”
《聖經》中記載,為了測量所羅—門修建的一個圓形容器,使用的π的數值為3。但是希臘人還想進一步計算出π的精確數值,於是他們在一個圓內繪出一個直線多邊形,這個多邊形的邊越多,其形狀也就越接近於圓。希臘人稱這種計算方法叫“竭盡法”,事實上它也確實讓不少數學家精疲力竭。到了公元5世紀,中國數學和天文學家祖衝之和他的兒子在一個圓形裏繪出了有24576條邊的多邊形,算出圓周率值在3.1415926和3.1415927之間,這樣才將竹的數值又向前推進了一步。
1610年,荷蘭人為π建立了一座不可思議的紀念碑。據說,在萊頓的彼得教堂的墓地裏有一塊墓碑,上麵刻有2-8-8字樣,代表了由荷蘭數學家魯道夫·馮·瑟倫計算出的霄的第33到35位數。這位數學家在將π的數值計算到第20位時,得出結論:“任何願意精確計算π值的人都能將其數值再向前推進一步。”但願意繼續做下去的人隻有他一個。他用自己餘生的14年將π值推進到第35位數。然而,傳說中那塊銘記瑟倫的成就的墓碑早已不在,他付出的勞動也由於新發明——微積分而黯然失色。
1665年,倫敦瘟疫流行,伊薩克·牛頓隻好休學養病。在此期間他發明了微積分,主要用於計算曲線。同時,他還潛心研究π的數值。當他發明微積分後,他終於創造出一種新的計算π數值的方法。不久,科學家們就將丌值不斷向前推進。1706年,竹的數值已經擴展到小數點後100位。也就是在這一年,一位英國科學家用希臘字母對霄進行了命名,這樣π就有了今天的符號。到 18世紀後期,將圓形無限變成多邊形的方法正式退出了曆史舞台。
雖然目前科學家已經計算出π的前2060億位數值,但是我們在做普通計算時,隻取霄的前3位數值,即3.14。使用π值的小數點後10位數,所計算出的地球周長的誤差隻有1英寸。如此看來,還有必要將π值再精確一步嗎?
在整個19世紀,人們還是希望計算出1T的最後數值。當時漢堡有一位數學天才約翰·達斯能夠心算出兩個8位數的乘積值。他在計算時還能夠做到一算就是幾個小時,累了就睡覺,醒來時能夠在睡前的基礎上接著再計算下去。1844年,這位天才開始計算π的數值,在兩個月之內,他將霄值又繼續推進到小數點後第205位。另一位數學天才威利姆·尚克則憑著自己手中的一支筆、一張紙,用了近20年時間,將π值進一步推進至小數點後707位。這一紀錄一直保持到20世紀,無人能夠刷新。遺憾的是,後人經過檢驗發現,這位天才的計算結果中小數點後第527位數字有誤,20年的辛苦工作竟然得出這麽個結果,不能不令人歎息。
π在令數學家頭疼了幾個世紀之後,終於在20世紀遇上了強大的對手——計算機。計算機最早出現在第二次世界大戰後,主要用於計算彈道軌跡。當時的計算機重達30噸,工作一小時需繳電費650美元。1949年,計算機曾對π值進行了長達70小時的計算,將其精確到小數點後2037位。但是令數學家大為撓頭的是,他們仍然無法從中找到可循的規律。1967年,計算機將霄值精確到小數點後50萬位,6年後又進一步進展到100萬位,1983年,精確到1600萬位。1984年,一對俄羅斯兄弟使用超級計算機將竹值推進到小數點後10億位,後來他們還獲得了第一屆麥克阿瑟基金“天才獎”。
π根本就是無章可循的一長串數字,但是對π感興趣的人卻越來越多。每年的3月14日是舊金山的π節,下午1點59分,人們都要繞著當地的科學博物館繞行3.14圈,同時嘴裏還吃著各種餅,因為餅(pie)在英語裏與π(pi)同音。
加拿大蒙特利爾的少年西蒙·普洛菲現在已經“對數字上癮了”,他決心打破記憶π數值的世界紀錄。他在第一天就已經能夠記憶300位數字了,第二天他將自己獨自關在一間黑屋子裏,默記著π數值。半年後,他已經能夠記住4096位數了。西蒙最終將自己所記數字花3小時全部背了出來,他也因此上了法語版《吉尼斯世界紀錄》。但這一紀錄保持的時間並不長,有人很快就突破了5000位大關。現在的保持者是廣之後藤,他能夠用9小時背出42195位數。在許多國家裏都有記憶π數值的口訣,但是這些口訣的文采都無法與詩歌《π》相比。1996年諾貝爾文學獎得主維斯拉瓦·申博爾斯卡曾為π寫了一首詩歌,讚美其堅定不移地向著無限延伸。