(本杰明·哈斯/Shutterstock)
早在2015年,科学家们就首次发现了一些令人惊奇的东西——隐藏在量子物理世界中的经典圆周率公式。
Pi 是圆的周长与其直径之间的比率,在纯数学中非常重要。但这是科学家第一次在使用量子力学比较氢原子的能级时发现它“潜伏”在物理世界中。
为什么那么令人兴奋?嗯,它揭示了量子物理和数学之间令人难以置信的特殊且以前未知的联系。
“我觉得很有趣,一个 17 世纪的纯数学公式描述了 300 年后发现的物理系统,”当时的一位主要研究人员塔玛·弗里德曼 (Tamar Friedmann) 说道,美国罗切斯特大学数学家。
这一发现是在罗切斯特大学的粒子物理学家卡尔·哈根(Carl Hagen)教授量子力学课程并向学生解释如何使用称为“变分原理”的量子力学技术来近似粒子的能量状态时发现的。氢原子。
在将这些值与传统计算进行比较时,他注意到比率的不寻常趋势。
他请弗里德曼帮助他计算出这一趋势,他们很快意识到这实际上是圆周率沃利斯公式的体现——这是它第一次从物理学中衍生出来。
“我们并不是在寻找 pi 的沃利斯公式。它只是落在了我们的腿上,”哈根说。
“这完全是一个惊喜,”弗里德曼补充道。 “当我们从氢原子方程中得出沃利斯公式时,我跳了起来。”
自 1655 年以来,已有大量沃利斯公式的证明,但在此之前,所有证明都来自数学世界。
你可以看到沃利斯书中的两页无限的算术以下:
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“这看起来就像魔术一样,”数学撰稿人写道凯文·克努森 (Kevin Knudson) 为《福布斯》撰稿。
“π 的公式隐藏在氢原子的量子力学中,这是令人惊讶和令人高兴的。”
“在过去的 80 年里,大自然一直保守着这个秘密,”弗里德曼说。 “我很高兴我们透露了这一点。”
我们不禁想知道量子力学和纯数学之间还潜藏着哪些其他秘密联系。
本文的一个版本于 2015 年 11 月首次发布。