圓周率=4這個(gè)說法是否真實(shí)?
△、圓周率=4!美國竟然差點(diǎn)通過如此荒誕的法案!圓周率=4!
一位19世紀(jì)的美國紳士古德溫,正是以導(dǎo)演了一幕民間科學(xué)家單挑事實(shí)的滑稽劇而青史留名的。古德溫醫(yī)生選擇的是當(dāng)時(shí)中產(chǎn)階層非常流行的愛好——研究數(shù)學(xué)。 古德溫醫(yī)生在數(shù)學(xué)方面的主攻項(xiàng)目是計(jì)算圓周率,照說圓周率問題也算是數(shù)學(xué)界里對(duì)付窮極無聊的一大利器了,只要你掌握基本的畢達(dá)哥拉斯定理,便可以對(duì)圓進(jìn)行無限切割而將圓周率精確計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后NNNNNN位,只要你的診所不是特別忙。我們的古德溫醫(yī)生可以將余生的所有時(shí)間用來將圓周率精確到某個(gè)階段,從而在圓周率計(jì)算者的漫長名單上添上自己不起眼的一行名字的。
【天天面對(duì)這種荒野,也只有研究圓周率玩了!】 但是這完全不是我們古德溫醫(yī)生研究科學(xué)的風(fēng)格!我們豪放狂野的西部漢子怎么可能滿足于蜷縮在塵封的科學(xué)歷史里一個(gè)根本看不見的小角落里呢?古德溫醫(yī)生對(duì)科學(xué)研究手段的創(chuàng)新是前無古人,(當(dāng)然,這是后有來者的)他要求印第安納州眾議院尊敬的代表們?cè)?897年里的法案審議中通過一項(xiàng)法案。法案的內(nèi)容是: “印第安納州制定如下法律,確定圓的面積等于這個(gè)圓的周長的四分之一的平方。” 這句話是什么意思?只要簡單推算一下我們就明白: 假設(shè)圓周率為π,周長為C,半徑為r,則C=2πr,而圓的面積為πXr的平方。 按照本法律之規(guī)定,則1/4(2πr)的平方等于圓面積即πXr的平方,最后推算出 π=4。
阿基米德在2000年前就為希臘的國王們測(cè)出過比這精確的多得多的圓周率,沒有把它提交到雅典的公民大會(huì)成為法案啊! 印第安納眾議院的議員先生們倒是對(duì)此沒有什么異議。對(duì)于這些西部的富翁和大老粗們來說,數(shù)學(xué)是什么玩意兒?俺能算得清圈里有幾頭牛就夠費(fèi)勁了,跟俺們說甚圓周率方舟率?既然學(xué)問淵博的古德溫醫(yī)生提出的法案,那絕對(duì)沒錯(cuò)!于是這項(xiàng)有點(diǎn)深?yuàn)W又不同尋常的法案竟然先在地方委員會(huì),而后又在1897年2月教育委員會(huì)的討論中獲得通過,大家投票一致贊同:在俺們州圓周率π就等于4啦!
【19世紀(jì)的美國眾議院場景,當(dāng)時(shí)稀奇古怪的法案并不鮮見】 這件科學(xué)界的盛事甚至還引起了新聞界的興趣,本地最大報(bào)紙《印第安納哨兵報(bào)》對(duì)此進(jìn)行報(bào)道:“這項(xiàng)法案不存在欺騙。古德溫醫(yī)生和本州教育廳長都相信這個(gè)數(shù)字是人們一直在尋找的答案。這個(gè)圓周率數(shù)字的發(fā)現(xiàn)者古德溫醫(yī)生是一位著名的數(shù)學(xué)家,他對(duì)這個(gè)數(shù)字具有絕對(duì)的知識(shí)產(chǎn)權(quán),但如果眾議院能夠通過本法案,古德溫大夫愿意免費(fèi)提供這個(gè)圓周率給本州人民無償使用。” 常年被排斥在美國主流社會(huì)之外的印第安納州人民突然發(fā)現(xiàn),這一次是這個(gè)邊遠(yuǎn)荒涼的地區(qū)在美國,乃至于在世界上揚(yáng)名立萬的好機(jī)會(huì)!想一想朋友們,如果全世界都使用這個(gè)新的π值,而不是什么勞什子的3.1415926.....生活將變得多么的便利!你在計(jì)算土地的時(shí)候不用畫那么多曲曲彎彎的數(shù)字,只要啪的一聲乘以一個(gè)4就齊活啦!全世界人民該是多么感謝俺們印第安納人啊!
以后每當(dāng)人們使用圓周率的時(shí)候,就會(huì)想到俺們印第安納人的貢獻(xiàn)啦! 在踴躍的呼吁下,眾議院很快全票通過了該246號(hào)法案,只要參議院拍板定案,這項(xiàng)法案就將正式在印第安納州成為法律,并可以提交聯(lián)邦政府成為全國性的法案了。 使得美國免于蒙受這個(gè)歷史上前所未有的屈辱的,是普度大學(xué)數(shù)學(xué)家沃爾多教授。教授此時(shí)正在印第安納波利斯辦一些其他的事情,熱情的印第安納州議員們?cè)谒麉⒂^議會(huì)大廈的時(shí)候給他展示了246號(hào)法案的副本,并自豪的請(qǐng)他與本州的驕傲---著名數(shù)學(xué)家古德溫醫(yī)生會(huì)面,據(jù)旁人回議,教授的回應(yīng)是這樣的: “多謝各位的好意,不過我這輩子已經(jīng)見夠這種瘋子了。” 由于行內(nèi)人這種殘酷無情的評(píng)論,246法案終于失敗了。2月12日下午,參議院無限制的推遲了對(duì)246號(hào)法案的審議,維持π值等于3.1415926....在本州的合法地位。 一位全程圍觀此事的參議員哈貝爾先生對(duì)這次圓周率法案事件發(fā)表了堪稱美國立法史上最精妙的評(píng)論: “臥槽,你們這么牛逼咋不立法規(guī)定水往山上流呢?
”數(shù)學(xué)不是無源水。生活中,“距離”確實(shí)有其他含義。地圖上,直線距離,步行距離,打車距離......街道距離。如下所示的街道,
規(guī)定只能沿著灰色街道上下左右行走,那么從左下角到右上角的“距離”,就不是圖中的綠線,而是紅線、或者藍(lán)線、或者黃線。他們都是最短的路徑。也就是,兩點(diǎn)之間的“距離”。 思考一下,這樣的“距離”合不合理呢? 我們對(duì)這樣的“距離”,同樣提取其本質(zhì),抽象出精確的數(shù)學(xué)概念:這個(gè)“距離”,也是從兩個(gè)二(多)元數(shù)組P1(x1,y1)、P2(x2,y2)到非負(fù)實(shí)數(shù)集合的一個(gè)映射,即 在此意義上,根據(jù)“圓”的定義,也就是到定點(diǎn)P0的距離d(P,P0)=r常數(shù)的所有點(diǎn)的集合,來定義新的“圓”。特別地,我們看“單位圓”,到原點(diǎn)(0,0)“距離”為1的“圓”:d(P,(0,0))=1,也就是|x|+|y|=1所表示的圖形: 新的距離定義下的“圓” 這,這是圓???
這明明是個(gè)正方形,哪里像個(gè)“圓”?確實(shí),這個(gè)“圓”反直覺,反生活,但在數(shù)學(xué)上完全沒有問題,定義清楚,邏輯自洽,這就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的(在某種“距離”定義下的)“圓”。 現(xiàn)在可以計(jì)算"圓周率"了。這個(gè)"圓"的"直徑"是什么?"圓"上關(guān)于"圓心"對(duì)稱的兩點(diǎn)之間的"距離"。容易證明,這個(gè)”圓“的直徑是定值2(還好是定值,不然就糟了)。再計(jì)算"周長":勾股定理,秒算,4根號(hào)2。等等,這不是新的"距離"定義下的"周長"。這里的"周長",要用到新的"距離"概念。先計(jì)算四分之一"圓弧"的"長度",也就是(0,1)到(1,0)之間的連線的”長度“。(0,1)到(1,0)之間的連線,在新的距離定義下,是一條”曲線“(想一想,WHY?)我們用類似的"以直代曲"計(jì)算曲線長度的方法,計(jì)算這條”曲線“的長度: "以直代曲" 等于2。 于是"周長"等于4*2=8。 于是"圓周率" π'=8/2=4 大功告成。