圣经对圆周率也有一套明确的看法。《列王纪上篇》第七章二十三节描述了所罗门神殿内祭坛的规格:
他又铸了一个铜海,样式是圆的,高五肘、径十肘、围三十肘。
在《历代志下篇》第四章二节也有类似的描述。经文中的圣殿是建于公元前十世纪,但这段文字约完成于公元前六世纪。根据这段描述,圣经中的圆周率是三十肘除以十肘,也就是3。多年来,这个问题一直困扰着诸多数学家和学者。为了解释其中的误差,千奇百怪的理论纷纷出笼。有人说:“有此可见圣经说的未必可信。”也有人说:“由此可见圆周率是3,科学家一直在骗我们。”
以下是其他颇值商榷的说法:
- 根据《历代志下篇》第四章五节的记载,所罗门的铜海其实是个“边如杯边”的容器。圣经中所说的“径”,是指铜海顶端的直径,“围”则是指底部的周长。
- 迈蒙拉比(Rabbi Moshe ben Maimon,1135~1204年),也就是大家熟知的伦班(Rombam)或迈蒙尼德(Maimonides),曾写道:“我们无法求出圆周和直径的比率,但可以估计出它的近似值;科学家常用的约略值为31/7。既然他们无法求出圆周率的正确值,就干脆用一个整数代替,得到”圆周率直径的三倍“的公式。并以这个公式做为测量的依据。”
- 对一般信徒而言,圣经中的圆周率值,已足以应付制造祭拜用品的需求。我们不能只从圣经的字面意义推敲圆周率之值,而应该从各希伯来字母对应的数值着手。希伯来文的“圆周”一词,是由Qof、Vaf和He等字母组成,但却读成Qof、Vav。将这两个拼音中代表的数值相加后,结果分别是111和 106。以111除以106,再乘以圣经中提到的圆周率“3”,就会得到一个惊人的结果:3.14150943……
- 根据《历代志后篇》第四章五节的记载,这个大容器的厚度为一掌幅。圣经中的“径”,是指从容器外缘测量的直径;“围”是指内壁的周长(也就是说一掌幅约为1/4肘)。
是谁先发现圆的直径和圆周成正比的?又是谁先发现贺的面积和直径的平方成正比?这些问题已经无从考评。但重要的是,圆周除以直径的常数是什么?
古代的数学家只要利用绳子,就能求出圆周长是直径长度的三倍有余。测量得再仔细一点,他们就会发现,多出来的零头是介于直径长度的1/8与1/4之间。
关于圆周率的最早记录,是出自公元前1650年,一位名叫亚米斯(Ahmes)的埃及抄写员的手稿:莱因纸 草算经(Rhind Papyrus)。他写道:“取圆直径的8/9,作为正方形的边长,就可得到和圆等面积的正文形。”我们都知道求圆面积的公式:πr^2。如果将8/9的平方当成圆的面积,就可求出古埃及手稿上的π值为256/81,或者3.16049……
圆周率的正确值约为3.141592。亚米斯的圆周率误差还不到1/100,由此可见当时的测量已经很精确了,但历史资料显示,他求出的圆周率并未广为流传。一千年后,巴比伦人和古希伯来人都以3作为圆周率,误差比赖因德古本还大。
莱因纸草算经上的公式,也是有史以来第一个尝试“化圆为方”的公式;也就是画一个和圆等面积的正方形。“化圆为方”不但是最古老的数学问题之一,也是一个历久弥新的问题。
Written on 23 02月 2008
by 魑魅魍魉 under
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圆周率π的近似值是3.1415926……我国古代数学家刘微、祖冲之等在计算圆周率这个问题上有过卓越贡献。要计算圆周率,方法很多,现在来介绍一个完全用不到计算的实验方法。
预备一些粗细均匀的小针,每枚约长2厘米。另外在一张白纸上画出许多平等线,各线间的距离是小针长度的两位。准备好以后,就把小针一支一支地从高处投在纸上,并不断计录小针和任意一条平行线相交的次数。如果投掷的总次数非常之多,那么用投掷总次数除以小针碰线的次数,就得到π的近似值。这是什么道理呢?
首先,我们假定小针与直线最可能相交的次数是k。小针和直线相交时,这个交点一定是在这2厘米长中的一处,任意1毫米都不会比别的更有优越的机会。因此如果针上某段长1毫米,则这一段可能相交的次数是k/20;如果是7毫米,则这一段可能相交的次数便是7k/20。总而言之,最可能相交的次数是与针的长度成正比的。
即使把小针弄成弯曲的形状,这个比值也仍然是对的。譬如说,把针弯折成线头的两段,一段是7毫米,另一段是13毫米,那么,这两面可能相交的次数分别为7k/20与13k/20,加起来仍然为k。我们还可以把针弯曲得更厉害一些,可能相交的次数也不会因此而发生改变。不过投掷弯曲了的小针时,它可能同时在几个地方和直线相交,那是,必须把每一个交点数都计算在内。
我们知道,当正多边形的边数为无限增大时,它的极限是圆。所以“圆”这种图形可以代表弯曲得最厉害的小针。现在假定圆形小针的直径恰好与纸上两条相邻的平行线间的距离相等,那么这个圆形小针投掷下来时,不是和一条直线相交两次,就是和两条直线平行相切。不管怎么样,它的相交次数是2。因此,当投掷的次数为n时,碰线的次数便是2n。
现在小针的长度只有两条相邻平行线间距离的一半,所以针的长度只有上述圆形小针长度(即圆周长)的1/2π。但是可能碰线的次数是与针的长度成正比的,因此小针的可能碰线的次数k就必须满足下面的比例式:
1:(1/2π) = 2n:k,
于是就得到
π=n/k,
也就是
π=投掷总次数/碰线次数。
这就是上面“投针实验”的理论根据。它又叫蒲丰氏实验,在概率论中很出名的,也可以说是近代的“统计试验法”(又叫蒙特卡罗方法“)的滥觞。
据记载,19世纪中叶,瑞士数学工作者服尔夫曾经实地予以试验,他一共投掷了5000次,结果得到π的近似值为3.1596,其它很多学者也做过类似的实验。