Pregunta:
¿Cuántos dígitos de Pi se requieren en física?
Dr. Goulu
2011-05-09 11:51:33 UTC
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En otras palabras: ¿qué experimento de física requiere conocer Pi con la mayor precisión?

Estoy bastante contento con $ \ pi \ approx 1 $ (-;
Cita clásica de * The Early Universe * de Kolb & Turner: "El lector tal vez desee seguir el consejo de uno de los autores de ignorar los diversos factores de $ V $; no juegan un papel crucial. Además, el lector menos ambicioso también puede desea ignorar todos los factores de $ \ pi $, la llamada aproximación de círculo pequeño ".
@mbq Sus cálculos iniciales sufrirán por ello, es bien sabido que $ \ pi = \ sqrt {10} $ en lo que respecta a cualquier teórico.
Cuatro respuestas:
jimjim
2011-05-09 17:11:40 UTC
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39 dígitos de pi son suficientes para calcular la circunferencia del universo visible con un margen de error igual al ancho de un protón (cálculo no verificado, según http://www.guardian.co.uk/science/ blog / 2011 / mar / 14 / pi-day CordwainerBird).

Ok, pero diría que esto es más matemáticas que física hasta que construyamos un experimento para medir la circunferencia (o superficie, o volumen) del universo visible ...
La palabra "visible" implica el universo medible y conocido.Entonces, usando CMBR como base (física), un diámetro de aproximadamente 91 mil millones de años luz ...
Luboš Motl
2011-05-09 12:42:58 UTC
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Pi está muy lejos de ser el único número que necesitamos en física. Las predicciones teóricas típicas dependen de muchos otros números medidos y calculados (o ambos) además de pi.

No obstante, es cierto que es necesario sustituir el valor correcto de pi para obtener las predicciones correctas. Por lo tanto, la respuesta correcta a su pregunta es la predicción teórica verificada experimentalmente con mayor precisión que tenemos en física a día de hoy, a saber, el momento dipolar magnético anómalo del electrón

http: // en.wikipedia.org/wiki/Anomalous_magnetic_dipole_moment

En algunas unidades naturales, el momento magnético del electrón se expresa como un factor g que es algo mayor que dos. Experimentalmente, $$ \ frac g2 = 1.00115965218111 \ pm 0.00000000000074 $$ Teóricamente, $ g / 2 $ puede escribirse como $$ \ frac g2 = 1+ \ frac {\ alpha} {2 \ pi} + \ dots $$ donde Schwinger obtuvo el primer término de sublíder $ \ alpha / 2 \ pi $ en 1948 y hoy en día se conocen muchos otros términos más pequeños. La predicción teórica concuerda con la medición experimental dentro del pequeño margen de error; la incertidumbre teórica contiene el efecto de nuevas especies de partículas virtuales con las masas y acoplamientos aún no descartados. Esto requiere, entre muchas y muchas otras cosas, sustituir el valor correcto de $ \ pi $ en la corrección inicial de Schwinger $ \ alpha / 2 \ pi $. Necesita saber 9-10 puntos decimales de $ \ pi $ para hacer esta corrección dentro del error experimental.

Entonces, en la práctica, $ \ pi \ approx 3.141592654 $ estaría bien en todas partes en la parte de Física comprobable. Sin embargo, los físicos teóricos, por supuesto, a menudo necesitan hacer cálculos con mayor precisión, si no analíticamente, para descubrir qué está sucediendo realmente con las fórmulas.

Ok, tienes la respuesta pero tengo una imagen elegante: D Saludos
Eso era exactamente lo que estaba buscando. ¡Gracias! Por cierto, ¿algo equivalente a e?
Hm, tendría que recordarme por qué $ \ alpha $ es una cantidad más fundamental para obtener de los experimentos que $ \ frac {\ alpha} {2 \ pi} $. Sin embargo, no estoy seguro de si vale la pena, ya que los decimales de $ \ pi $ son extremadamente baratos con las computadoras de hoy ...
Anonymous Coward
2011-05-09 21:31:32 UTC
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16 dígitos, para convertir frecuencias de Hz a frecuencia angular. Las frecuencias ahora se pueden medir con una precisión cercana a 1 parte en 10 ^ 16, por lo que tratar con esos números requeriría conocer Pi a 16 dígitos aproximadamente.

¿Es esto realmente "qué experimento de física NECESITA conocer Pi con la mayor precisión "? Un purista (o teórico) podría no estar de acuerdo en que este ejemplo no cuenta, y yo estaría de acuerdo en que no hay nada fundamental aquí, solo la conversión de una convención a otra. Pero desde un punto de vista práctico, es algo que la gente hace en física y requiere conocer Pi a 16 dígitos.

Robert Filter
2011-05-09 13:09:50 UTC
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En principio, nunca alcanzará la precisión del valor numérico de $ \ pi $ en un experimento, es mucho más importante como herramienta analítica . Luboš dio la parte de la pregunta relativa al experimento más preciso.

Entonces, solo para dar una pequeña cosa sobre la importancia de $ \ pi $ como el área de un círculo unitario y también la relación entre la circunferencia de un círculo y el diámetro,

wiki-pi

(del artículo wiki correspondiente)

Un ejemplo muy famoso son las transformadas de Fourier en las que se solicita una función periódica para ser representado por $ \ sin $ y $ \ cos $ -terms, $$ \ mathcal {F} (f) (\ xi) = \ int _ {- \ infty} ^ {\ infty} f (x) e ^ { 2 \ pi \ mathrm {i} \ xi x} dx \ \ mathrm {con} \ e ^ {\ mathrm {i} \ varphi} = \ cos (\ varphi) + \ mathrm {i} \ sin (\ varphi) \. $$ Esto está vinculado a $ \ pi $ debido a la periodicidad del círculo, $$ r_1 (\ varphi) = r_2 (\ varphi + 2 \ pi) \ \ mathrm {with} \ r_i \ in \ mathrm { circle} \. $$

Hay muchas más cosas para agregar ya que el grupo de rotaciones subyacente es $ U (1) $ que está en Gire el grupo de indicadores para electrodinámica (cuántica) y explique por qué es casi seguro que encontrará los ejemplos más destacados de resultados vinculados al valor de $ \ pi $ en este campo.

¡Qué linda animación, Robert! ;-)
Gracias Luboš. Los chicos de Wikipedia realmente hacen un gran trabajo con todas estas imágenes elegantes, simplemente no pude resistirme :)


Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 3.0 bajo la que se distribuye.
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