我的世界:真正的圆

很多人都在争实际上存不存在圆这个问题
我就百度了一下
这篇答案比较中规中矩
大家可以看一下
ps:我不是原作者!
作者:Celestial
链接:https://www.zhihu.com/question/284974151/answer/776472192
来源:知乎
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关于π是无理数的证明随便百度就有,也不麻烦,不谈。
不懂题主在哪个地方犹豫不决,还是自以为发现了什么不得了的哲理。题主作为知乎用户应该上过带学,所以对自然界中的物理量应该有个认识。那咱至少搞清这两点:
任何人工测量的数值,都有最小分度值,即有限小数。所有物理量都需要拿仪器直接或间接测量,不存在无限精密的仪器,无限精密对应于能量无穷大,这点不用我说了8。所以花钱买好尺子解决不了孩子的问题。
任何自然界中的物理量(实数域的连续变量),有百分之百的几率是无理数,即无限不循环小数。这里用“测度”这词更严谨,在实数域(数轴)上,有理数测度为0。这是因为实数的稠密性,而有理数在数轴上总是离散分布的,每两个临近有理数之间都有无数个无理数,随机指定一点为有理数的概率为零。这就使得你去测自然界中的数据,发现下一个精确位的数字根本无法预料。你觉得测准了,那再拿更精密的“尺子”,就会测出更多位数的新东西,那咱怎么会觉得这样无限测下去这玩意居然有非零概率是个循环的?咱21世纪,做什么事得讲概率,不要觉得要么循环要么不循环,就55开。这里其实也暗含了任何常量也百分之百概率为无理数,π,e,光速,普朗克常量,引力常量,精细结构常数等等。(除非人为的用这些常数为单位去定义别的物理量,可使物理常数为单位1来简化运算。不过这大概是为了减少考试的计算量)
那么,再精确的测量,也注定是不完美的,与本身物理量有偏差的。这个现象在生活中普遍存在,我们接受的任何信息(对应测量值),都是通过各种形式的媒体(对应仪器),那媒体报道难免出现偏差,我们当然无法得知完美的真相(对应物理量)。那你们成天看新闻,怎么不扪心自问,“世界上有没有完美的领导”这种问题?以前总爱说有图有真相,现在图8行了,一般都要求上视频。先不说有没有PS,就论图片视频本身,其拍摄者,是不是在拍摄的时候掺杂了自己主观的认识?他是不是也跟用电镜研究材料的那帮人似的,拍了一百张各种各样的图像和谱,然后拿出现象最符合自己观点结论的四张拿去发paper?
扯远了。世界上有完美的圆吗?这根本就是一个伪问题。就像无法被验证的命题不是一个伪命题一样。就算我钦定了一个完美的圆,你也没有一个完美的尺去无限精确的测量每一位数字。就算我钦定了完美的一秒,你也无法量出来一个完美的有理数1,因为你根本预料不到当我测1.0000之后测量的下一位,是不是还在-0.00005~0.00005之间。所以我认为题主纠结这些无聊的东西根本没有意义,孩子包括大人学习过程中遇到以从前经历难以理解的东西,说明从前的经历太菜太虚了,这也是学习的目的之一,正确的认识就算当下理解不来也先接受下来,学的多了自然就会懂,以后还不懂那也注定吃不上这碗饭。
当然,你问我世界上存在不存在完美的圆,我说存在,我就明确可以告诉你这一点。圆形作为每个点到圆心距离都相等,周长/面积最小的图形,还是很容易通过某些手段创造出来的,除了用圆规和各种以半径相同原理的广义圆规,还可以在平静的水面上放一个细线环,在环内滴入肥皂水,足够长时间后环会自动扩张为完美的圆形。还可以还有很多方法,知乎用户这么聪明,就没必要说了。但有些人如果一定要觉得要考虑涨落,要考虑分子是坑坑洼洼的,那我只能说一切真理都有适用范围,超出具体问题的范围谈反例那就叫抬杠了,别怪别人给扣帽子。
再说到圆周率π,古代用分数近似表示,因为需要的精度就那么大,没必要那么精确,你要在生活中用它,也完全可以用有限小数去近似,没问题的。然而现代我们知道,π有很多种定义方式,在数学物理的其他地方存在感很高,并不仅局限于周长/直径。比如定义为y=sin(x)的最小正零点,再比如千奇百怪的级数定义等等,它本身当然是个无理数,更强一点还是个超越数。我想说的意思,数学是从自然界所有现象表象中,抽象出的学问,尽管自然界的数据总是那么糟糕,我们的测量也总是那么粗糙,但是我们完全可以在纸上,在计算机上,用数学去计算推导出一些结论。在数学中你尽可以用有理数甚至整数去给某个物理量赋值,你尽可以相信某个物体上的形状是个“完美的圆”,然后用完美的公式去解决问题。因为数学就是用来干这个的,数学就是数学,它才不需要管世界上存不存在的问题。
所以你们真的懂为什么义务教育要强迫人学数学吗?费那个劲算阴影面积,去证明三角形全等,去解函数零点,实际上也是在提高人的另类“文化”水平。日常生活买菜算账用到的那些东西,根本称不上“数学”的,要为了算数学数学,为什么不直接开门课叫“计算器的使用技巧”?。数学是个概念,一种思维方法,一种描述性语言。