答案是:投针。
如果在画满等距平行线的纸上随机投下一根针,且针的长度 l 小于平行线之间的垂直距离 d,那么针与其中一条直线相交的概率是多少?
他推导出这个概率为 2l / πd。
蒲丰家境优渥,有足够的闲暇去做大量实验。据说他亲手投了成千上万次针,只为验证自己推出的结果。
我们将实验简化:令针的长度恰好等于平行线距离的一半,即 l = d/2。此时概率公式变为 1/π。也就是说,投掷总次数 ÷ 相交次数 ≈ π。安全起见,我们用游戏棒代替了针。在图书馆的一楼和二楼,十年级的同学们第一批参与了这场实验。




我们最初在图书馆二楼收集了767次数据,10年级的同学投出的π值约为 3.10526,略低于真实值。
后来,我们把实验搬回了教室。11年级和12年级的同学站在教室地面上,随意投掷游戏棒。
新的数据开始剧烈波动——有的轮次高得离谱(3.84),有的轮次低得惊人(2.66)。但正是这些波动,把原来低于3.14的π值,一点点拉了上来。
11和12年级共投掷 1281次,相交 396次,单独计算的π值为 3.235,明显偏高。
但当所有数据合并(2288次投掷,733次相交),最终的π值停留在了 3.12142——离真实值 3.14159 更近了。
偏高和偏低的数据互相拉扯,最终被更大的样本量“拽”回了π的身边。

大千世界,纵然无序,但每一根针都在混沌中寻找自己的秩序.看似混乱的随机投针,最终却指向了数学中最有序的常数π.
上图出处:国家海洋博物馆


投针实验

针的位置由两个随机变量决定:
- θ:针与平行线之间的夹角,取值范围 [0, π]
- D:针的中点到最近一条平行线的距离,取值范围 [0, d/2]
图片来源《潜藏在圆与球之中无限延续的数-圆周率》
截图来自Mathematics Analysis and Approaches
公元3世纪,在中国,刘徽独立发展出类似的方法。他为《九章算术》作了重要的注释,其中包含了关于极限和无穷小的早期思想,以及体积公式的计算。刘辉最看重证明,并且谦虚地承认自己的结果并不完美,他写道:“敢下阙疑,以待能者”(原句:敢下阙疑,以待能言者。此处原文英译为“Let us leave the problem to whoever can tell the truth”,大意是“把问题留给能探明真理的人”)。
14世纪,印度数学家马达瓦(来自桑伽马格拉玛)发现了许多三角函数的无穷级数展开式,以及计算π的无穷级数,如上图公式。


人力与算力—跨学科交融
2288次,是人力对数学的叩问。
15万次,是算力对同一真理的印证。



非常感谢图书馆的大力支持。下面是一些关于π的书籍,感兴趣的同学可以去图书馆借阅。










