Wissenschaftler finden nach Tausenden von Jahren eine völlig neue Pi-Formel

Wissenschaftler haben eine neue Formel entdeckt, die die Zahl Pi genauer und effizienter darstellt und damit neue Richtungen in der Erforschung der Quantenmechanik, der Teilchenphysik und komplexer wissenschaftlicher Simulationen eröffnet.

Die Zahl Pi (π) gilt seit langem als eine der wichtigsten mathematischen Konstanten und stellt das Verhältnis zwischen Umfang und Durchmesser eines Kreises dar – Foto: AI

Pi (π) ist eine irrationale Zahl mit unendlich vielen Dezimalstellen, die nicht exakt als Bruch dargestellt werden kann. Die alten Babylonier und Griechen verwendeten die Zahl bereits vor über 4.000 Jahren. Die Babylonier schätzten den Wert von Pi auf etwa 3,125, während Griechen wie Archimedes den Wert mit geometrischen Methoden auf einen Wert im Bereich 3,140845 < π < 3,142857 schätzten.

In der alltäglichen Informatik verwenden wir oft Näherungswerte wie 3,14159 oder 22/7, aber diese Zahlen sind für moderne Probleme, insbesondere in der Quantenmechanik und bei Elementarteilchensimulationen, nicht präzise genug.

Die Formel zur Berechnung von Pi wurde erstmals 2024 in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht, hat aber erst vor Kurzem breite Aufmerksamkeit und Diskussion in der internationalen Wissenschaftsgemeinschaft erfahren.

In der Studie entwickelten die Physiker Arnab Priya Saha und Aninda Sinha vom Indian Institute of Science ein neues Quantenmodell, um die Simulation von Wechselwirkungen zwischen Teilchen zu optimieren. Überraschenderweise entdeckten sie dabei eine völlig neue Pi-Formel. Diese Formel ermöglicht genauere Berechnungen mit weniger Schritten und reduziert so den Datenverarbeitungsaufwand erheblich.

Saha und Sinha kombinierten Feynman-Diagramme, ein mathematisches Werkzeug zur Beschreibung der Wechselwirkung und Streuung von Teilchen, mit der Euler-Beta-Funktion, die in der Stringtheorie verwendet wird. Das Ergebnis ist eine spezielle mathematische Sequenz, die sehr schnell gegen den Wert Pi konvergiert und Berechnungen deutlich schneller macht als bisherige Methoden.

Mit anderen Worten: Wissenschaftler können jetzt den Wert von Pi mit extrem hoher Präzision berechnen, ohne Millionen von Ziffern speichern zu müssen.

In der Quantenmechanik erfordert die Simulation der Wechselwirkungen zwischen winzigen Teilchen Supercomputer und riesige Datenmengen. Die neue Pi-Formel optimiert diesen Prozess, indem sie die Anzahl der Rechenschritte reduziert und gleichzeitig ein hohes Maß an Genauigkeit beibehält. Sie ist ein klassisches Beispiel wissenschaftlicher Optimierung: mit weniger Ressourcen das gleiche Ergebnis zu erzielen.

Dies ist besonders wichtig in Bereichen wie der Teilchenphysik, kosmologischen Simulationen, künstlicher Intelligenz und Quantenmaterialien. Die neue Pi-Formel ermöglicht es Wissenschaftlern, Daten schneller zu verarbeiten, den Rechenaufwand zu senken und Phänomene zu untersuchen, die sich bisher kaum genau simulieren ließen.

Laut Dr. Aninda Sinha wurde diese Forschungsrichtung bereits in den 1970er Jahren vorgeschlagen, aber aufgrund der zu komplexen Berechnung wieder verworfen. Dank der Entwicklung moderner Computertechnologie und fortgeschrittener Mathematik konnte das Forschungsteam nun nachweisen, dass das neue Modell schneller konvergiert als erwartet, wodurch die Berechnung von Pi praktikabler denn je wird.

Obwohl die neue Pi-Formel noch keine direkte Anwendung im Alltag findet, stellt sie einen wichtigen Fortschritt für die Grundlagenforschung dar. Diese Forschung erweitert nicht nur unser Verständnis von Pi, sondern zeigt auch das Potenzial, Quantenmodelle zu beschleunigen und in Zukunft komplexe Probleme zu lösen.

Dr. Sinha erklärt: „Das ist die pure Freude an der theoretischen Wissenschaft. Obwohl sie keine unmittelbaren Anwendungen bietet, öffnet sie neue Türen für Wissen und Forschung.“

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MINH HAI

Quelle: https://tuoitre.vn/cac-nha-khoa-hoc-tim-ra-cong-thuc-pi-hoan-toan-moi-sau-hang-ngan-nam-20250910091916157.htm