Детали открытия
Новое представление появилось в результате изучения теории струн и попыток двух физиков лучше описать столкновения элементарных частиц. Их усилия никогда не были направлены на то, чтобы найти способ по-другому представить число Пи. "Мы изучали физику высоких энергий в квантовой теории и пытались разработать модель с меньшим количеством более точных параметров, чтобы понять, как взаимодействуют частицы. Мы были в восторге, когда получили новый взгляд на число Пи", – говорит Анинда Синха из Индийского института науки (IISc), которая является соавтором новой работы вместе с физиком-теоретиком Арнабом Прией Саха.
Смотрите также Потенциальная революция в физике: ученые заявили, что свет может иметь массу и назвали ее верхний предел
Будучи математической константой, значение Пи (3,14) не меняется, каким бы иррациональным числом оно ни было. Со временем ученые просто получили более точное отображение его значения, достигнув 105 триллионов цифр после запятой по последним подсчетам.
В математике определенный гипотетический ряд содержит компоненты такого параметра, как Пи, таким образом, что математики могут быстро получить значение Пи, исходя из его составных частей. Это как следовать рецепту, добавляя каждый ингредиент в правильном количестве и порядке, чтобы получить вкусное блюдо. За исключением того, что когда у вас нет рецепта, то вы не знаете, из каких ингредиентов состоит блюдо, сколько их нужно добавить и когда.
Поиск правильного количества и комбинации компонентов для представления числа Пи ставил исследователей в тупик с начала 1970-х годов, когда они впервые попытались представить число Пи таким образом, "но быстро отказались от этого, поскольку это было слишком сложно", объясняет Синха. Ученые искали совсем другое: способы математического представления взаимодействия субатомных частиц с помощью как можно меньшего количества простых факторов.
Саха, аспирант группы, решал эту так называемую "проблему оптимизации", пытаясь описать эти взаимодействия, которые порождают странные и трудно различимые частицы, на основе различных комбинаций массы частиц, их вибраций и широкого спектра их хаотических движений, среди прочего. Решить проблему помог инструмент под названием диаграмма Фейнмана, которая представляет математические выражения, описывающие энергию, которой обмениваются две взаимодействующие и рассеивающиеся частицы.
Это не только дало эффективную модель взаимодействия частиц, которая охватывала "все ключевые особенности взаимодействия вплоть до определенной энергии", но и позволило получить новую формулу для числа Пи, которая очень напоминает первое в истории представление числа Пи в виде ряда, предложенное индийским математиком Сангамаграмой Мадхавой в 15-м веке.
На данном этапе эти результаты являются чисто теоретическими, но могут иметь определенное практическое применение.
Смотрите также Что такое скорость света и что измеряют световыми годами
Одной из самых интересных перспектив новых представлений в этой статье является использование соответствующих модификаций этих представлений для просмотра экспериментальных данных по рассеянию адронов. Наше новое представление также будет полезным в связи с небесной голографией, – пишут Саха и Синха в своей опубликованной статье, имея в виду интригующую, но пока что гипотетическую парадигму, которая пытается согласовать квантовую механику с общей теорией относительности с помощью голографических проекций пространства-времени.
Остальные же люди могут быть просто довольны, зная, что исследователи сумеют более точно описать, что именно состоит из знаменитого иррационального числа.