中国的一圈多远?
一圈,这个问题问得真是时候,恰好最近读了本关于圆周率的书,作者正是著名数学家、“人民数学家”华罗庚,收录了他写的一篇关于计算圆周率的文章《一个无穷尽的数字世界》。
这本书的序言里提到,在计算圆周率的历史上,我国和印度曾经领先世界。而在华罗庚所处的20世纪上半叶,西方数学界已经几乎不再关注这个题目了(其实如今也是一样)。 那么问题又来了,算圆周率到底有什么用呢?这个问题看起来有些鸡肋,然而在古代确实有很多实际问题需要求圆周率。
比如,在古代埃及和阿拉伯地区,人们想要计算土地面积就需要知道圆周率;而在中国古代则有多项工程都需要计算圆周率,最著名的是赵爽在东汉末所著的《周髀算经》中用勾股定理来计算,不过误差较大。
到隋唐时期,王仁昫著的《算经十书》收入了《周髀算经》等九本书,其中就有用弦图推算圆周率的公式。但这个公式有个大问题,它要求圆周率是“直方诸边”(即正方形对角线的一半)的“约数”(即能整除两个数的最大公约数),也就是要满足“正多边形”的条件才能利用这道公式。
显然,只要找出一个大于1的正整数,用这个公式的结果就会永远错误。尽管我国古人发现了这道公式并进行了很多推导和证明,但在实际应用上却受到很大限制。(虽然唐朝李淳风编的《孙子算经》中记载了利用开方求圆周率的方法,但很复杂且不精确。)
到了明朝末年,徐光启著的《几何原本》中收进了欧几里得的《几何原本》以及李善兰与利玛窦合著的《几何本来》(书中介绍了两种求圆周率的方法),使得后世研究几何原本的人不得不参考这些著作。 不过,用现代的眼光来看,上面这些研究圆周率的方法都太笨了。因为求圆周率其实就是求圆的一个属性——周长——而求圆的其它属性(例如面积)反而简单些。
正因为这样,现代学生在学习圆周率时反而没什么存在感。毕竟再怎么求出位数字、进位制或者用特殊方程式解出圆周率都没什么成就感。如果非要问“圆周率算不算一个无穷无尽的数字世界”的话,我相信答案肯定是肯定的。