π中隐藏着宇宙的奥秘吗?透过正规数了解……

π中隐藏着宇宙的奥秘吗?透过正规数了解……“正规”的意义在于每个单位数字都大致相同、每一对数字都大致相同、每三连组数字也大致相同,以此类推,比如,以十进制为底展开圆周率π的前一千万个数字后,当中数字7 出现的次数应该很接近 100 万次;实际上,数字 7 总共出现了 1 000 2

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什么是正规数

正规?

先看下汉语中正规的“正规”的释义……

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同样的道理,

正规数也是指具有一定特性的数字……

正规数

正规数(Normal Number)是数字显示出随机分布,

且每个数字出现机会均等的实数。

“数字”指的是小数点前有限个数字(整数部分),

以及小数点后无穷数字序列(分数部分)。

设b是大于1的整数,x是实数。

考虑以b为底的位值记数法中x的数字序列。

若s是以b为底的有限数字序列,

我们以N(s,n)表示字串s在x的开首n个数字出现次数。

数x称为以b为底正规若对任意长度k的字串s。

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这个概念是由埃米尔·博雷尔在1909年创造。

用波莱尔—坎特利引理,

他证明了正规数定理:

几乎所有实数是正规的。

这定理证明存在正规数,

但首先给出一个例子的是瓦茨瓦夫·谢尔宾斯基(WacławSierpiński)。

非正规数集合是不可数的,

这个结果容易得出,

想法是从每个实数中完全除去一个数字。

钱珀瑙恩数(Champernowne)

0.617…

是从连结所有自然数的数字而得出的数,

它以10为底正规,但在某些底不是正规。

科普兰—艾狄胥常数(Copeland-Erdős)

0.43…

从连结所有质数的数字而得出的数,

也是以10为底正规。

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那么这个数呢?

π是正规数吗?

针对像圆周率π这种这种无止境数字模式的研究,

至今仍未停止,

这是一段无止境的研究。

目前,数学家们更倾向于

猜测圆周率π是一个“正规数”,

意思是数字的任意有限模式出现的频率,

就好似在完全随机数列中发现的结果一样。

如果我们以不同颜色标记数字,

那么,

圆周率π会表现为

值得一提的是,

探索圆周率π的可能组合模式是摩根小说

《接触未来》的故事主轴,

书中描述外星人用π的数字将一个圆的图形编码,

这种说法带有宗教哲学的色彩,

让读者思索宇宙是否是在精密安排下被创造出来的。

这部小说也被改编成了电影

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事实上,

如果圆周率π是正规数的话,

我们几乎可以认定它小数点后无止境的数列

可以代表人世间的一切

我们所有的原子序列、基因序列、

当然还有我们各种各样的想法与记忆。

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圆周率π可以让我们变得永生不朽,

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这是一件多么

AMAZING

的事情啊!!!

数学家们通常会用绝对正规来表示

某一数列在各种基底下都具有正规性。

并且用“简单正规”表示

某些数列只在特定基底下具有正规性。

比如,我们习惯用的十进制数字系统就是

“以十为底”,

因为当中只包含0到9这十个数字。

“正规”的意义在于每个单位数字都大致相同、

每一对数字都大致相同、

每三连组数字也大致相同,

以此类推,

比如,以十进制为底展开圆周率π的

前一千万个数字后,

当中数字 7 出现的次数应该很接近 100 万次;

实际上,

数字 7 总共出现了 1 000 207 次,

确实与期望值相当接近!

法国数学家博雷尔提出这个

正规数的概念后,

用来描述圆周率π的数字,

它们似乎具有随机分配的特性。

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和圆周率一样,

大多数数学家猜测

根号2,欧拉数e、ln(2)这些数字也都是正规数

只不过相关证明还没有完成……

这个证明仍遥不可及

就连哪些数字在这些常数的10进表示法无穷次出现仍不知道

大卫·贝利(David H. Bailey)和理查德·克兰德尔(Richard E. Crandall)

在2001年猜想每个无理代数数是正规的,

虽没有找到反例,

却还没有一个这样的数被证明在每个底都是正规的。

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