π为什么能和宇宙联系在一起,有必然的联系吗?

麦田海洋


圆周率π是圆的周长和直径的比值,这是一个不变的常数。虽然圆周率起源于圆,但它却出现在很多与圆不着边际的公式中,比如下面几个公式:

就连爱因斯坦的广义相对论中也有出现圆周率:

广义相对论是描述引力的理论,宇宙中的引力现象都在广义相对论的预言之中。那么,这是否意味着圆周率与宇宙有联系呢?

粒子的热运动是无规则的,但它们组成的世界是有序的。类似地,很多无序的数字变化,最终会趋于与圆周率有关的数。从这点来看,圆周率或许隐藏着宇宙的信息,圆周率的无尽小数位可能不是没有意义的。

宇宙中的规律可能在几何上具有对称性,或者具有某种周期性,这就会涉及到圆或者球,所以就会引入圆周率。另外,宇宙空间都是连续的,如果我们用离散的数字来描述,必然会涉及到积分和微分,在求解时很容易就会涉及到圆周率。

因此,很多看似与圆无关的公式中都会出现圆周率(还有一个经常出现的常数是自然常数e)。物理大师费曼也曾因为看到公式中经常出现圆周率而感慨道:圆在哪里?

需要注意的是,我们所熟知的圆周率是基于欧式几何。如果根据广义相对论,空间是弯曲的,圆的周长与直径之比会小于π。

另外,圆周率已经被证明是无限不循环的小数,如果它被证明是正规数,那么,任意的数字组合都可以在圆周率的小数位中找到。在某种意义上,圆周率的小数位中可以包含所有的宇宙信息。

圆周率或许就像“无限猴子定理”中的猴子一样,虽然看似随机,但实则存在必然性。根据爱丁顿(证明过广义相对论的天文学家)提出的无限猴子定理,只要给予足够的时间,一只在键盘上乱按的猴子,最终也能写出图书馆中的所有书。

虽然这是小概率事件,但不代表不会发生。从概率上计算,猴子写出《哈姆雷特》的可能性为1/10^183800,这仍然是一个大于零的概率。


火星一号


场与空间

其实这是一个特别有趣的问题。不过,也不复杂。之所以和宇宙联系来,说白了,就是和物理定律联系了起来。我们都知道描述宇宙的其实就是各种各样的物理学定律。那为什么π会和物理学定律扯上关系呢?

这就要从现代科学的起点说起,物理学说白了就是一门研究物质运动以及物质基本机构的学科。牛顿在他的著作《自然哲学的数学原理》中曾经对多个概念下了准确的定义。

其中,他给“力”下了这么一个定义:

运动的变化正比于外力,变化方向沿着外力作用的直线方向。

在这个定义中,牛顿认为力是改变物体运动状态的原因。但是,这个定义后来被发现是有点不够用了。因为科学家发现“力”不仅能够改变物体的运动状态,它甚至可以改变粒子的种类。比如:中子可以在弱力的作用下,衰变成质子、电子、中微子。

为了解决这个问题,科学家开始使用了“场”的概念。那什么是场呢?

其实我们都见过,最常见的就是电磁场。如果我们拿一撮铁屑撒在磁铁周围,我们就能够看到下面这样的图案:

场看不见也摸不到,但是我们却切切实实知道他的存在。不仅有电磁场,实际上,科学家用“场”的理论,解释了强相互作用,弱相互作用,并且引力也有引力场的。而场本质上是和空间有关系的。而运动说白了就是运动位置的变化。

正是因为场的这种属性,所以场注定会和π联系到一起,这是因为π本身是描述空间形状的一个常量,平面中的圆形和π有关,空间中的球形,圆柱形等等也和π有关系。

引力场

我们所处的引力场其实就是一个典型的球形“场”。这个结论我们不需要上升到广义相对论,直接从牛顿的万有引力出发就可以得到。我们可以先来回顾一下万有引力。

万有引力和两个物体之间的距离的平方成反比,这其实就在暗示这里和空间有关的,半径就是一个空间量。那具体如何理解呢?

如果我们有个气球,上面布满了小点,当我们把球吹起来的时候,气球表面上,单位面积内的小点数量在减少,但总体的小点数量并没有减少,而这个小点减少的程度其实和距离的平方就成反比(因为球的表面公式就和π有关,4πr^2) 。

和引力类似的其实库仑力也是和两个电荷之间的距离平方成反比,所以库仑力的电场实际上也是球形的。

当然,我们可以再提一下广义相对论,说白了这就是在描述引力场的理论,这套理论中有一个著名的爱因斯然引力场方程,就是下面这个,你会发现,这里是真的存在“π”,其实就是和空间有关才得出来的这个结果。

二十世纪诞生的最伟大的两个理论,一个是相对论,一个是量子力学。切中广义相对论中就有“π”,那量子力学呢?

量子力学

量子力学的根基实际上是海森堡的不确定性原理和薛定谔的波动方程,狄拉克的狄拉克方程。其中前两者后来被证明是等价的,而狄拉克方程则是在前两者的基础之上做出来的。所以,我们这里只列举一个就可以。咱们就说一说不确定性原理。这理论说的是

我们不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度。

这是由于,我们的观测本身就会影响到粒子的状态导致的。

那位置和动量的不确定性满足什么条件呢?其实海森堡也给了出来,就是下面这个:

看到了吧?“π”又一次出现了,而且是又一次扮演了和空间相关的量。实际上,薛定谔的波动方程也要用到“π”。可以说,物理学大厦的两个根基都和“π”紧密联系。

运动

刚才也只是说到理论,实际上,在宇宙中有很多运动也和“π”有关,毕竟很多天体自身就是球状。所以,自转,公转都会用到“π”,说白了圆周运动都会用得到。中子星的自转甚至被认为是宇宙中最准确的计时器,有的甚至可以做到几百万年才有只有1秒的误差。

而且我们还是常用“角度”这个概念,可以用来计时,算面积,算体积等等,这也会涉及到“π”。

这正是因为“π”和空间以及运动息息相关,科学理论是用来研究宇宙万物和运动,科学的语言又正好是数学语言,因此,用到“π”并不是什么稀奇的事,反倒是不用到才稀奇。


钟铭聊科学


π是圆的周长和直径的比值。

从π出现到确定是无理数,人类用了3000多年的时间。为得到越来越精确的π,计算机性能也在不断地提升,在一段时间内,要得出来的π成为了超级计算机计算能力的体现。


证明π是无理数后,发现它的精确值贯穿了人类的文明史。π是一个数学及物理学中普遍存在的数学常数。在莱布尼茨公式中,π就被表现出来了,用这类方法π才被精确计算出来。


π是一个无限不循环小数,实际上π包含无限循环小数。比如3.14……99……9955……55……,这个包含无限循环的9和无限循环的5,无限里面可以有无数个无限。π是无穷无尽的,理论上包含所有的数字,如果把数字转换成信息,这就是成个宇宙的奥秘啊!


著名物理学家霍金离开世界的时候是3.14日,爱因斯坦的生日也是3.14,3.14还是圆周率日,这一切都是一个漂亮的巧合,联系着科学界的神话。

在π这串数字中,什么组合都有。

如果把这串数字转换为字母,就能得到所有的单词,宇宙中所有无限的可能,都在这个简单的圆中。如果宇宙是一个圆,那么半径是1的圆的面积就是π,可以说π是整个宇宙。如果我们的宇宙是一份作品,那么π就是宇宙中间最重要的参数之一。


星球上的科学


兀为圆周同直径的比值!回顾一下中华文明,若将天代表自然,地代表社会,人代表个体。那成语的天地人合、天人合一,天残地缺等等就好理解了。另天圆地方就可解读为,自然规律的存在、表现、轨迹形式为球→圆→弧; 而社会法则的存在、表面、轨迹形式为方体→方形→线段。 由此兀做为自然和社会的对接其重要性就不言而寓了!!!再读张冠李戴、规矩方园、天地同寿!!!




王宏卫5


π是一个无限不循环小数,设想一下,如果把这个无限不循环小数写出来排成一字形,那么,宇宙有多大,这个数列就有多长。无穷无尽,无边无沿……

所以,π和宇宙有关联。


a路漫漫其修远兮a


无限接近‘’0‘’但不等于‘’0‘’可能是宇宙万物的无解。


用户2732904850451


本身宇宙是虚拟空间,是由对错中间组成的,就像编码0和1一样


2186494305


宇宙也是圆形的,其中有必然的联系


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