Как говорится в статье, опубликованной в Journal of Mathematical Physics, уникальное открытие было сделано совершенно случайно. Пытаясь на практике рассчитать то, как расположены энергетические уровни – "высоты", на которых могут располагаться электроны относительно ядра – в атоме водорода, специалисты из университета Рочестера смогли соединить воедино математику и физику.
Как объясняют ученые, адепты квантовой физики часто используют для решения подобных задач особые версии уравнения Шредингера, позволяющие вычислить положение энергоуровней с достаточно большим приближением, экономя при этом уйму времени, которое должно было уйти на вычисления. Однако относительно водорода разброс в предсказанных и реальных положениях энергоуровней следовал некой математической закономерности, двигаясь от нижних к верхним уровням.
Изучая эти круги, ученые вспомнили о формуле, которая была выведена в 1655 году британским математиком Джоном Валлисом для вычисления числа Пи. Она представляет собой бесконечный и постепенно сходящийся ряд дробей, перемножаемых друг на друга. Соотношение этих дробей, как оказалось, в точности соответствовали разбросу между реальными и вычисленными свойствами энергетических уровней.
"Для нас это стало полной неожиданностью – я буквально запрыгал в тот момент, когда мы вывели формулу Валлиса из уравнений для атомов водорода. Что главное в этом – наше открытие красивым образом соединяет физику и математику. Меня поражает то, как чисто математическая формула из 17 века характеризует физическую систему, которая была открыта только через 300 лет после ее выведения", – цитирует РИА Новости Тамара Фридманна из университета Рочестера.
По мнению ученого, открытие физического смысла у числа Пи говорит о наличии связей между абстрактным миром математики и реальным миром физики, которые могут выражаться и в "физических" значениях многих других констант, которые мы пока считаем чисто математическими.
