MIT 学者算出 π=3.115,是 π 的值变了吗?

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毫无疑问的,这又是一个媒体自行脑补出来,想搞「大新闻」的误导标题。

原作者在 ArXiv 上发了一篇文,外媒「科学美国人」搞了一篇报道[1],标题是

「天空中的 Pi:广义相对论通过了比例测试——利用引力波来近似 PI,物理学家发现爱因斯坦的理论没有问题」

这个标题是不是还算正常?

国内合作的「环球科学」再编译过来,传到微信上,就把标题改成了

国内的标题变得更奇怪了。漏掉了什么?漏掉了关键的:利用引力波来近似 PI

物理学家当然不是从头计算 Pi 算出了别的数字,而是用引力波的观测数据来拟合 Pi,最后得到了一个拟合的 3.115,和 3.14 挺接近的,所以广义相对论没有问题。

为什么 3.114 和 3.14 接近?我们看看原始论文的摘要[2]

\Large 3.115^{+0.048}_{-0.088}

也就是说,论文中得到的 Pi 的取值范围是 3.027~3.163 之间,显然覆盖了 3.14。

有过一点点统计知识的读者,一旦看到 3.115^{+0.048}_{-0.088} 这种写法,就能明白,Pi 值当然没有问题,世界也当然没有崩塌。

可以看到,英文版《科学美国人》在标题中并没有写出 Pi 值,因此并不算错;而中文版直接写出来 Pi=3.115,却不加置信区间,这样的标题就会造成误导。建议中文科普界的编辑还是要加强自身水平。如果没水平改标题,就按原版翻译好了,反正也只是二传手而已。


我们再来看看原文的思路是什么。当然,技术细节我当然也不知道,毕竟不是做引力波的。

其实挺简单的。现阶段,能被我们观察到引力波的事件,一定都是广义相对论效应很显著的事件。这些事件,都不能只用牛顿定律来描述。如果把广义相对论看成是牛顿定律的拓展(按牛顿定律展开得到高阶项),就会得到一大坨非线性的系数。这些系数里面,都会包含圆周率 PI。

作者提议,如果把 PI 作为一个可以变化的自变量,用观测数据来对 PI 进行拟合,就能得到一个拟合值。PI 应当是全宇宙放之四海而皆准的常数。如果拟合出来 PI 不是 3.14,就说明使用的模型不对,也就说明广义相对论不对。而如果拟合出来 PI (在统计意义上)等于 3.14,就说明爱因斯坦是对的。

这就是论文标题中说的 A null test\pi \neq 3.14 ,是统计学上的「零假设」,是科学家希望去证明它错误的假设。

结果显然是,爱因斯坦是对的。


对统计学的科普,还是任重道远啊。

参考

  1. ^https://www.scientificamerican.com/article/pi-in-the-sky-general-relativity-passes-the-ratios-test/
  2. ^https://arxiv.org/abs/2005.05472
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不是我吹,这个图能用到知乎倒闭

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