收敛数列是否一定有界

今年圆周率日(3月14日),我们见证了一个历史性的时刻:圆周率的小数位数被计算到了前所未有的31.4万亿位。那么,我们为什么要不断地计算圆周率呢?它的实际意义又是什么呢?难道数十万亿小数位的圆周率还不够我们用么?
其实,圆周率的历史源远流长,早在三千多年前,人们就已经开始使用它。古人发现,无论多大的圆,其周长与直径之比始终是一个固定的常数,这个常数就是圆周率。尽管圆周率一直未能被精确计算,但人们始终在努力提高其计算的精度。
我国古代数学家祖冲之采用了割圆术这一严谨方法,将圆周率的小数位准确算到了第6位,这一精度在当时的世界处于领先地位,并保持了800年之久。
自16世纪起,数学家开始使用效率更高的无穷级数来计算圆周率。这个常数可以表示为无穷数列之和,例如著名的莱布尼茨公式。尽管计算圆周率的效率不断提高,但这个常数的小数位似乎总是算不完。事实上,它是一个无理数,拥有无穷无尽不循环的小数位。
此后,人们计算圆周率的目的不再是为了算出所有的小数位,而是不断提高计算的精度。除了莱马努金的圆周率计算公式等收敛速度极快的公式外,还有更快速的迭代算法。借助超级计算机,我们现在可以将圆周率的小数位计算到31.4万亿位。
尽管我们已经算出了圆周率的众多小数位,但实际上我们日常所用到的位数很少。在生活中,带有两位小数的圆周率就已经足够使用。即使在精度要求极高的航天领域,也无需使用超过20位小数的圆周率。
在理论物理中计算某些与圆周率相关的常数或参数时,确实需要较高的精度,但一般只需32位小数就足够了。如果使用带有40位小数的圆周率来计算可观测宇宙的体积(其半径为465亿光年),所得结果的偏差甚至小于一个氢原子。
那么,既然圆周率无法算尽,为什么我们还要不断地计算它呢?这样做有什么实际意义吗?
其实,人类计算圆周率的历史悠久。自从计算机被发明后不久,就被用于计算圆周率,这种做法一直沿用至今,并且成为检验超级计算机性能的重要指标之一。计算圆周率还有一个单纯的目的:不断打破世界纪录,拓展人类的未知领域。
