π是如何计算的?去问氢原子啊!


π是如何计算的?去问氢原子啊!

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图片来历:Benjamin Haas/Shutterstock
【π是如何计算的?去问氢原子啊!】光阴倒流至2015年 , 科学家初次发现了一个令人惊奇的事实——圆周率π的经典计较公式竟埋没于量子物理学的宿世界中 。
圆周率π是圆的周长与其直径的比值 , 是数学中一个极为主要的常数 。 但科学家在氢原子能级的量子力学计较中 , 不测发现了π“暗藏”于物理界中 。
为何这会振奋人心?嗯 , 因为它揭示了量子物理学和数学之间极为特别且前所未知的联系 。
此中一位带头研究者是来自美国罗彻斯特年夜学的Tamar Friedmann , 他暗示:“一个来自十七宿世纪纯粹的数学计较公式居然能用于描述300年后成立的物理学系统 , 这其实是太吸惹人了 。 ”
来自罗彻斯特年夜学的粒子物理学家Carl Hagen发现了这一纪律 。 那时 , 他正在进行量子物理学的相关讲课 , 标的目的学生诠释若何利用“变分法”的量子物理学计较技巧来近似算出一个氢原子的能级 。
经由过程将变分法的解与操纵薛定谔方程算出的切确解进行对比后 , 他注重到这两个解的误差有着非同平常的趋向 。
他请Friedmann帮他核算这一趋向 , 跟着能级不竭增添 , 他们敏捷意识到该纪律所呈现的恰是沃利斯的圆周率公式——第一次从物理学中推导出π 。
Hagen说:“那时我们不是特意地寻找沃利斯的圆周率公式 , 但它俄然就呈此刻我们面前了 。 ”
“这完满是一个惊喜 , ”Friedmann弥补道 , “当我们从氢原子的方程式中得出沃利斯公式时 , 我欢快地蹦蹦跳跳 。 ”
自1655年起 , 关于沃利斯圆周率计较公式的证实有良多 , 但在此之前 , 那些证实都来历于数学界 。
你可以看看以下来自沃利斯的著作《无限算术》的两页信息:
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福布斯杂志的数学进献者Kevin Knudson写道 , “这几乎是一个魔术 。 ”
“π的计较公式埋没于氢原子的量子物理学计较中 , 这一事实使人惊喜和兴奋 。 ”
“在曩昔的80年里 , 年夜天然一向保守着这个奥秘 , 我很欢快我们揭开了这个奥秘 , ”Friedmann说 。
我们不由得去想 , 事实物理学和纯数学之间还暗藏着何种奥秘联系关系呢?
该成果颁发于《数学物理杂志》上 。

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