과학자들은 수천 년 만에 완전히 새로운 파이 공식을 발견했습니다.

과학자들은 파이를 더 정확하고 효율적으로 표현할 수 있는 새로운 공식을 발견해 양자역학, 입자물리학, 복잡한 과학 시뮬레이션 연구에 새로운 방향을 열었습니다.

파이(π)는 원의 둘레와 지름의 비율을 나타내는 가장 중요한 수학 상수 중 하나로 오랫동안 여겨져 왔습니다. - 사진: AI

파이(π)는 무리수로서 소수점 이하 자릿수가 무한하며 분수로 정확하게 나타낼 수 없습니다. 4,000여 년 전 고대 바빌로니아인과 그리스인들이 이 수를 사용했습니다. 바빌로니아인들은 파이를 약 3.125로 추정했고, 아르키메데스와 같은 그리스인들은 기하학적 방법을 사용하여 파이를 3.140845 < π < 3.142857의 범위로 추정했습니다.

일상적인 컴퓨팅에서는 3.14159나 22/7과 같은 근사값을 사용하는 경우가 많지만, 이러한 숫자는 현대 문제, 특히 양자 역학과 기본 입자 시뮬레이션에 충분히 정확하지 않습니다.

파이를 계산하는 공식은 2024년 Physical Review Letters 저널에 처음 게재되었지만, 최근에야 국제 과학계 에서 폭넓은 관심과 논의를 받게 되었습니다.

이 연구에서 인도 과학 연구소(IISS)의 물리학자 아르나브 프리야 사하(Arnab Priya Saha)와 아닌다 신하(Aninda Sinha)는 입자 간 상호작용 시뮬레이션을 최적화하는 새로운 양자 모델을 개발했습니다. 놀랍게도, 이 모델을 구축하는 과정에서 완전히 새로운 파이 공식을 발견했습니다. 이 공식은 더 적은 단계로 더 정확한 계산을 가능하게 하여 데이터 처리량을 크게 줄여줍니다.

사하와 신하는 입자의 상호작용과 분산을 설명하는 수학적 도구인 파인만 다이어그램과 끈 이론에 사용되는 오일러 베타 함수를 결합했습니다. 그 결과, 파이(π) 값으로 매우 빠르게 수렴하는 특별한 수열이 도출되어 기존 방법보다 계산 속도가 훨씬 빨라졌습니다.

다시 말해, 과학자들은 이제 수백만 개의 숫자를 저장하지 않고도 매우 높은 정밀도로 파이 값을 계산할 수 있습니다.

양자역학에서 작은 입자 간의 상호작용을 시뮬레이션하려면 슈퍼컴퓨터와 방대한 양의 데이터가 필요합니다. 새로운 파이 공식은 이 과정을 최적화하여 계산 단계 수를 줄이는 동시에 높은 정확도를 유지합니다. 이는 더 적은 자원으로 동일한 결과를 얻는 과학적 최적화의 전형적인 예입니다.

이는 입자물리학, 우주론적 시뮬레이션, 인공지능, 양자 물질과 같은 분야에서 특히 중요합니다. 새로운 파이 공식을 통해 과학자들은 데이터를 더 빠르게 처리하여 계산 비용을 절감하고 이전에는 정확하게 시뮬레이션하기 거의 불가능했던 현상을 연구할 수 있게 되었습니다.

아닌다 신하 박사에 따르면, 이 연구 방향은 1970년대에 제안되었지만 계산이 너무 복잡하여 중단되었습니다. 현대 컴퓨팅 기술과 고급 수학의 발전 덕분에 연구팀은 새로운 모델이 예상보다 빠르게 수렴하여 파이(π) 계산이 그 어느 때보다 실현 가능함을 증명했습니다.

새로운 파이 공식이 아직 일상생활에 직접적으로 적용되지는 않았지만, 기초 과학에 있어 중요한 진전입니다. 이 연구는 파이에 대한 우리의 이해를 넓힐 뿐만 아니라, 미래에 양자 모델을 가속화하고 복잡한 문제를 해결할 수 있는 잠재력을 보여줍니다.

신하 박사는 이렇게 말합니다. "이것이 바로 이론 과학의 순수한 기쁨입니다. 당장 적용할 수는 없지만, 지식과 연구에 새로운 문을 열어줍니다."

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민하이

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