Naukowcy odkryli zupełnie nowy wzór na liczbę Pi po tysiącach lat

Naukowcy odkryli nowy wzór, który może dokładniej i wydajniej przedstawiać liczbę Pi, otwierając nowe kierunki badań nad mechaniką kwantową, fizyką cząstek elementarnych i złożonymi symulacjami naukowymi.

Liczba Pi (π) od dawna uważana jest za jedną z najważniejszych stałych matematycznych, gdyż wyraża stosunek obwodu do średnicy koła – Zdjęcie: AI

Pi (π) to liczba niewymierna, mająca nieskończoną liczbę miejsc po przecinku i niemożliwa do dokładnego przedstawienia jako ułamek zwykły. Była używana przez starożytnych Babilończyków i Greków ponad 4000 lat temu. Babilończycy oszacowali Pi na około 3,125, podczas gdy Grecy, tacy jak Archimedes, użyli metod geometrycznych, aby oszacować Pi na wartość z zakresu 3,140845 < π < 3,142857.

W codziennych obliczeniach często posługujemy się przybliżonymi wartościami, takimi jak 3,14159 lub 22/7, ale liczby te nie są wystarczająco precyzyjne w przypadku współczesnych problemów, zwłaszcza w mechanice kwantowej i symulacjach cząstek elementarnych.

Wzór na obliczenie liczby Pi został po raz pierwszy opublikowany w czasopiśmie Physical Review Letters w 2024 r., ale dopiero niedawno zyskał szerokie zainteresowanie i stał się przedmiotem dyskusji międzynarodowej społeczności naukowej .

W ramach badania fizycy Arnab Priya Saha i Aninda Sinha z Indyjskiego Instytutu Nauki opracowali nowy model kwantowy, który optymalizuje symulację interakcji między cząsteczkami. Ku zaskoczeniu wszystkich, w trakcie tworzenia modelu odkryli zupełnie nowy wzór na liczbę Pi. Wzór ten pozwala na dokładniejsze obliczenia z mniejszą liczbą kroków, znacząco redukując ilość przetwarzanych danych.

Saha i Sinha połączyli diagramy Feynmana, narzędzie matematyczne opisujące interakcje i rozpraszanie cząstek, z funkcją beta Eulera, wykorzystywaną w teorii strun. Rezultatem jest specjalny ciąg matematyczny, który bardzo szybko zbiega do wartości Pi, co znacznie przyspiesza obliczenia w porównaniu z poprzednimi metodami.

Innymi słowy, naukowcy mogą teraz obliczyć wartość liczby Pi z niezwykle wysoką dokładnością, bez konieczności przechowywania milionów cyfr.

W mechanice kwantowej symulacja oddziaływań między drobnymi cząsteczkami wymaga superkomputerów i ogromnych ilości danych. Nowy wzór na liczbę Pi optymalizuje ten proces, redukując liczbę kroków obliczeniowych przy jednoczesnym zachowaniu wysokiego poziomu dokładności. To klasyczny przykład optymalizacji naukowej: osiągnięcie tego samego rezultatu przy mniejszych zasobach.

Jest to szczególnie ważne w takich dziedzinach jak fizyka cząstek elementarnych, symulacje kosmologiczne, sztuczna inteligencja i materiały kwantowe. Nowy wzór Pi pozwala naukowcom szybciej przetwarzać dane, zmniejszając koszty obliczeniowe i otwierając możliwość badania zjawisk, których dokładne symulowanie było wcześniej niemal niemożliwe.

Według dr Anindy Sinhy, ten kierunek badań został zaproponowany w latach 70. XX wieku, ale porzucono go ze względu na zbyt skomplikowane obliczenia. Dzięki rozwojowi nowoczesnych technologii komputerowych i zaawansowanej matematyki, zespół badawczy udowodnił, że nowy model zbiega się szybciej niż oczekiwano, co czyni obliczenie liczby Pi bardziej wykonalnym niż kiedykolwiek.

Chociaż nowy wzór na liczbę Pi nie znalazł jeszcze bezpośredniego zastosowania w życiu codziennym, stanowi on ważny krok naprzód w naukach podstawowych. Badania te nie tylko poszerzają naszą wiedzę na temat liczby Pi, ale także pokazują potencjał przyspieszenia modeli kwantowych i rozwiązywania złożonych problemów w przyszłości.

Jak mówi dr Sinha: „To jest czysta radość nauki teoretycznej. Choć nie ma ona natychmiastowych zastosowań, otwiera nowe możliwości dla wiedzy i badań”.

Powrót do tematu

MINH HAI

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