科学者たちは数千年を経て全く新しい円周率の公式を発見した

科学者たちは円周率をより正確かつ効率的に表すことができる新しい公式を発見し、量子力学、素粒子物理学、複雑な科学的シミュレーションの研究に新たな方向性をもたらしました。

円周率（π）は、円の円周と直径の比を表す最も重要な数学定数の一つとして長い間考えられてきました - 写真：AI

円周率（π）は無理数であり、小数点以下の桁数が無限大で、分数として正確に表すことができません。4000年以上前に古代バビロニア人とギリシャ人によって使用されていました。バビロニア人は円周率をおよそ3.125と推定しましたが、アルキメデスなどのギリシャ人は幾何学的手法を用いて、円周率を3.140845 < π < 3.142857の範囲と推定しました。

日常のコンピューティングでは、3.14159 や 22/7 のような近似値を使用することが多いですが、これらの数値は現代の問題、特に量子力学や素粒子シミュレーションにおいては十分な精度がありません。

円周率を計算する公式は、2024年に「Physical Review Letters」誌に初めて掲載されましたが、国際的な科学界から広く注目され、議論されるようになったのはごく最近のことです。

この研究では、インド科学研究所の物理学者アルナブ・プリヤ・サハとアニンダ・シンハが、粒子間の相互作用のシミュレーションを最適化するための新しい量子モデルを開発しました。驚くべきことに、このモデルを構築する過程で、彼らは全く新しい円周率の公式を発見しました。この公式により、より少ないステップでより正確な計算が可能になり、データ処理量が大幅に削減されます。

サハとシンハは、粒子の相互作用と散乱を記述する数学的ツールであるファインマン図と、弦理論で用いられるオイラーのベータ関数を組み合わせました。その結果、円周率の値に非常に速く収束する特別な数列が得られ、従来の方法よりもはるかに高速な計算が可能になりました。

言い換えれば、科学者は何百万桁もの数字を保存する必要がなく、円周率の値を非常に高い精度で計算できるようになりました。

量子力学において、微小粒子間の相互作用をシミュレーションするには、スーパーコンピュータと膨大な量のデータが必要です。新しい円周率の公式は、このプロセスを最適化し、高い精度を維持しながら計算ステップ数を削減します。これは、より少ないリソースで同じ結果を達成するという、科学的最適化の典型的な例です。

これは、素粒子物理学、宇宙論シミュレーション、人工知能、量子材料といった分野において特に重要です。新しい円周率の公式により、科学者はデータ処理を高速化し、計算コストを削減し、これまで正確なシミュレーションがほぼ不可能だった現象を研究する可能性を広げます。

アニンダ・シンハ博士によると、この研究方向は1970年代に提案されたものの、計算が複雑すぎるために放棄されたとのことです。しかし、現代の計算技術と高度な数学の発展により、研究チームは新しいモデルが予想よりも速く収束することを証明し、円周率の計算がこれまで以上に実現可能になったとしています。

新しい円周率の公式はまだ日常生活に直接応用されていませんが、基礎科学にとって重要な前進です。この研究は円周率に関する理解を深めるだけでなく、量子モデルの高速化や将来の複雑な問題の解決につながる可能性を示しています。

シンハ博士はこう述べています。「これこそが理論科学の純粋な喜びです。すぐに応用できるわけではありませんが、知識と研究の新たな扉を開きます。」

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ミン・ハイ

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