Wissenschaftler entdecken nach Tausenden von Jahren eine völlig neue Pi-Formel

Wissenschaftler haben eine neue Formel entdeckt, die Pi genauer und effizienter darstellen kann und damit neue Wege in der Forschung zur Quantenmechanik, Teilchenphysik und komplexen wissenschaftlichen Simulationen eröffnet.

Die Zahl Pi (π) gilt seit langem als eine der wichtigsten mathematischen Konstanten und stellt das Verhältnis zwischen Umfang und Durchmesser eines Kreises dar – Foto: AI

Pi (π) ist eine irrationale Zahl mit unendlich vielen Nachkommastellen und lässt sich nicht exakt als Bruch darstellen. Sie wurde bereits vor über 4000 Jahren von den alten Babyloniern und Griechen verwendet. Die Babylonier schätzten Pi auf etwa 3,125, während Griechen wie Archimedes mithilfe geometrischer Methoden den Wert von Pi im Bereich 3,140845 < π < 3,142857 ermittelten.

Im alltäglichen Rechnen verwenden wir oft Näherungswerte wie 3,14159 oder 22/7, aber diese Zahlen sind für moderne Probleme, insbesondere in der Quantenmechanik und bei Elementarteilchensimulationen, nicht präzise genug.

Die Formel zur Berechnung von Pi wurde erstmals 2024 in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht, hat aber erst in jüngster Zeit breite Aufmerksamkeit und Diskussionen in der internationalen wissenschaftlichen Gemeinschaft erfahren.

In der Studie entwickelten die Physiker Arnab Priya Saha und Aninda Sinha vom Indian Institute of Science ein neues Quantenmodell zur Optimierung der Simulation von Wechselwirkungen zwischen Teilchen. Überraschenderweise entdeckten sie dabei eine völlig neue Pi-Formel. Diese Formel ermöglicht präzisere Berechnungen mit weniger Rechenschritten und reduziert so den Datenverarbeitungsaufwand erheblich.

Saha und Sinha kombinierten Feynman-Diagramme, ein mathematisches Werkzeug zur Beschreibung der Wechselwirkung und Streuung von Teilchen, mit der Euler-Betafunktion, die in der Stringtheorie verwendet wird. Das Ergebnis ist eine spezielle mathematische Folge, die sehr schnell gegen den Wert von Pi konvergiert und somit Berechnungen deutlich beschleunigt.

Mit anderen Worten: Wissenschaftler können nun den Wert von Pi mit extrem hoher Präzision berechnen, ohne Millionen von Ziffern speichern zu müssen.

In der Quantenmechanik erfordert die Simulation der Wechselwirkungen zwischen winzigen Teilchen Supercomputer und riesige Datenmengen. Die neue Pi-Formel optimiert diesen Prozess, indem sie die Anzahl der Rechenschritte reduziert und gleichzeitig eine hohe Genauigkeit beibehält. Sie ist ein Paradebeispiel für wissenschaftliche Optimierung: das gleiche Ergebnis mit weniger Ressourcen zu erzielen.

Dies ist besonders wichtig in Bereichen wie der Teilchenphysik, kosmologischen Simulationen, künstlicher Intelligenz und Quantenmaterialien. Die neue Pi-Formel ermöglicht es Wissenschaftlern, Daten schneller zu verarbeiten, wodurch Rechenkosten gesenkt und die Möglichkeit eröffnet wird, Phänomene zu untersuchen, die zuvor kaum präzise simuliert werden konnten.

Laut Dr. Aninda Sinha wurde dieser Forschungsansatz bereits in den 1970er Jahren vorgeschlagen, aber aufgrund der zu komplexen Berechnungen wieder verworfen. Dank der Entwicklung moderner Computertechnologie und fortgeschrittener Mathematik konnte das Forschungsteam nun beweisen, dass das neue Modell schneller konvergiert als erwartet, wodurch die Berechnung von Pi so einfach wie nie zuvor wird.

Obwohl die neue Pi-Formel noch keine direkten Anwendungen im Alltag hat, stellt sie einen wichtigen Fortschritt für die Grundlagenforschung dar. Diese Forschung erweitert nicht nur unser Verständnis von Pi, sondern zeigt auch das Potenzial auf, Quantenmodelle zu beschleunigen und zukünftig komplexe Probleme zu lösen.

Wie Dr. Sinha erklärt: „Das ist die pure Freude an der theoretischen Wissenschaft. Auch wenn sie keine unmittelbaren Anwendungen hat, eröffnet sie neue Wege für Wissen und Forschung.“

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MINH HAI

Quelle: https://tuoitre.vn/cac-nha-khoa-hoc-tim-ra-cong-thuc-pi-hoan-toan-moi-sau-hang-ngan-nam-20250910091916157.htm