不完美數字學

文/檸檬 |2025.11.11
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圖/123RF

文/檸檬

在數學裡,「完美」似乎是天經地義的事。等式要相等,圖形要對稱,證明要無懈可擊。然而,仔細看真正完美的數字,其實少得可憐。

圓周率π 黃金比例

圓周率π,是最著名的不完美,它的起源可追溯到4000年前的古巴比倫人,他們用25/8來估算圓的周長與直徑比值;古埃及人則在「萊因德紙草書」中留下近似值(16/9)。到了古希臘時期,阿基米德用幾何方式,以內接與外切多邊形的周長逼近圓,終於把π的值推進到介於3.1408和3.1429之間,這幾乎已與現代小數相差無幾。

然而,無論用分數、根號或小數表達,π都無法整除、無法寫盡。它是一個「無理數」,小數部分永不重複、永不結束。即使今日的超級電腦已把它計算到小數點後6兆位以上,那個「下一位」依然是未知。

黃金比例φ,也是一個出身高貴的無理數。它最早出現在古希臘數學家歐多克索斯與歐幾里得的研究中,歐幾里得在《幾何原本》第六卷中提出「極限與均值比例」:當一條線被分成兩段,整條線與較長段的比,等於較長段與較短段的比,這個比例便是後來被稱為「黃金比例」的數字。它的值約為1.6180339……,與圓周率一樣,是永不終止的小數。

貼近現實 永不休止

後來,藝術家與建築師發現,許多自然界的生物,從貝殼的螺旋、向日葵的花序、星系的旋臂……都接近這個比例,彷彿自然界也遵循著某種數學的節奏。然而那並非神祕的巧合,而是自然在演化中找出的最有效率結構,讓種子能最緊密的排列,葉序能最充分的接受陽光。黃金比例的美,是功能帶來的秩序,而非人造的完美。

圓周率與黃金比例共同揭示了同一件事,數學的世界並非全然整齊。無理數之所以迷人,正因為它們是「可被描述,卻永遠不完結」的存在。它們讓理性承認自己的邊界,也讓人類持續探索。畢達哥拉斯學派曾堅信萬物皆可由整數構成,直到有人發現「√2」無法化為分數,那一刻,人類第一次意識到,宇宙中存在著無法被衡量的真實。

完美數實屬罕見,而不完美的數字卻更貼近現實。數學讓我們理解,科學的任務不是消除誤差,而是學會與不確定共處。在這個無限的小數世界裡,不完美,正是最完美的形式。

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