Физический смысл числа пи

Борис Владимирович Пустозеров
Перевод статьи на английский язык, любое использование опубликованного в статье материала и упоминание о статье в англоязычных публикациях без разрешения автора запрещается!


1.
Когда Аристарх Самосский сказал, что Земля вращается, древние греки его упрекнули: «Вот же очевидное – солнце встаёт на одной стороне, бежит по небу весь день и садится на другой стороне. Так не морочь нам голову, мы видим, что солнце вращается вокруг нас на неподвижной Земле!»
Если сегодня кто-то скажет, что окружностей в действительности не бывает, что всякая окружность – это многоугольник с огромным, но конечным числом сторон, на него посмотрят, в лучшем случае, как на чудака: «Вот же очевидное – мы рисуем циркулем замкнутую линию. Так не морочь нам голову, мы видим, что это окружность!»

Любая окружность – это замкнутая линия, которая является границей круга в плоскости и возникает как траектория вращательного движения (вращения), а именно – как результат постоянного изменения направления перемещения в одну и ту же сторону на один и тот же постоянный угол. То есть изменяется не перемещение – этот процесс как происходил, так и продолжается, – а изменяется только направление перемещения! Если, к примеру, объект двигался с постоянной скоростью по инерции в какой-то своей инерциальной системе, то он так и продолжает в этой системе своё прямолинейное движение, а вот система (вместе с объектом, естественно) не сама, а под чьим-то воздействием поворачивает относительно определённого центра в пространстве. И в результате её поворота в пространстве объект в этом же пространстве изменяет направление своего перемещения. Таким образом, рассматривая вращение как процесс, мы обязательно имеем в виду не менее двух систем отсчёта – одну инерциальную и другую неинерциальную, в которой вращается инерциальная система. И замкнутая траектория вращения – линия, по которой перемещается вращающееся вокруг центра физическое тело, – образована одновременным движением тела и движением системы, которой это тело принадлежит.

Простейшее движение, а именно, перемещение материального объекта обеспечивается инерционными частицами – квантами материи, – так как они способны перемещаться только прямолинейно. А вращение объекта является результатом воздействий на него другого объекта или объектов. И если одно изменение направления – поворот – есть следствие одного воздействия, то вращение как постоянное изменение направления является, конечно, следствием воздействий, совершаемых с постоянной частотой. Так как каждое воздействие определяется в пространстве точкой приложения силы, то окружность – как траектория равномерного с постоянной скоростью перемещения физического тела – состоит из точек изменения направления и прямых отрезков перемещения одинаковой длины между этими точками, то есть является, в действительности, правильным многоугольником с очень большим количеством сторон очень малой длины.


2.
Считая, что угловое перемещение «ф» (греческая буква «фи») объекта вокруг центра системы равно отношению полного угла к количеству N угловых перемещений, мы пользуемся обозначением полного угла в радианах через двойное число «п» (греческая буква «пи»)
ф = 2п/N,
но это выражение является верным лишь в том случае, если мы под буквой «пи» подразумеваем развёрнутый угол в градусах, потому что, в отличие от точного значения полного угла в градусах (360), число «пи» не является точным постоянным значением (константой) для всех систем движения и не равно «N*ф/2», а вычисляется через синус половины измеренного угла перемещения
п = N*sin(ф/2).
Лишь для неизмеримо малых углов мы допускаем, что синус угла равен самому углу, то есть длина дуги равна стороне многоугольника, и тогда
sin(ф/2) = ф/2,
но надо помнить, что это – всего лишь наше допущение, которое не должно влиять на точность расчётов.

Мы привыкли определять иррациональное число «пи» как отношение длины окружности, которая всегда измерена приблизительно из-за постоянных поворотов, к длине её прямолинейного диаметра, измеряемого более точно, – это «геометрический», и, можно сказать, приближённый смысл числа. Но физический смысл его глубже, он определяется движением материальных объектов в пространстве. Число «п» («пи») – это отношение суммарной длины перемещения квантов материи, участвующих в процессе обращения материального объекта вокруг центра системы, к длине диаметра системы
п = NL/D = Nхd/nd = Nsin(ф/2),
где N=360/ф – количество сторон правильного многоугольника, образованного отрезками перемещения квантов материи, целое число;
ф (греческая буква «фи») – угловое перемещение кванта материи (угол, на который смещается в перспективе квант при «наблюдении» за ним из центра), может определяться непосредственным измерением угла или может определяться как отношение измеренной длины дуги, соответствующей стороне многоугольника, к измеренному радиусу окружности, описывающей многоугольник;
D = nd – длина максимальной диагонали в многоугольнике или диаметр круга, в который вписан правильный многоугольник, n – количество (целое число) фундаментальных длин в диаметре;
L = хd – расстояние перемещения кванта материи как длина стороны правильного многоугольника, х – количество (целое число) фундаментальных длин в стороне многоугольника;
d – фундаментальная длина.
Так как длина стороны вписанного многоугольника вычисляется через синус половины угла перемещения кванта материи
L=D*sin(ф/2),
отсюда следует, что
sin(ф/2) = х/n,
где «х» и «n» – целые числа.


3.
Можно однозначно утверждать, что в любой неинерциальной системе с вращательным движением вычисляемое значение числа «пи» будет иметь максимальное значение для данной системы, если длина стороны правильного многоугольника, по которому движется (обращается вокруг центра) объект, равна фундаментальной длине «d», то есть, при х=1 и L=d,
п = Nsin(ф/2) = (360/ф)*sin(ф/2).
И так как с увеличением диаметра системы и соответственным увеличением числа «n» увеличивается также и число N (ведь при таком условии «N = п*n»), то степень точности максимального значения числа «пи» увеличивается пропорционально увеличению размеров системы и для каждой системы отсчёта имеет свой предел, поскольку каждая система имеет максимальный диаметр (конечную протяжённость), выраженный, соответственно, предельным целым числом «n». Например, начиная с систем вращения с минимальными диаметрами, число «пи» будет принимать следующие значения:
при ф =180 градусов,  N=2 («двухугольник» = диаметр плоской мельчайшей фигуры),   n=1,   пи=2,
при ф=120 гр,  N=3 (треугольник с min длиной стороны),            n меньше 2,  п=3^(3/2)/2, прибл. 2,598,
при ф=90 гр,    N=4 (квадрат с минимальной длиной стороны),   n меньше 2,  п=2^(3/2) , приблиз. 2,8284,
при ф=72 гр,    N=5 (пятиугольник с min длиной стороны),          n меньше 2,  п = примерно 2,9389,
при ф=60 гр,    N=6 (шестиугольник с min длиной стороны),        n = 2,   пи = 3,
при ф=51,4 гр, N=7 (семиугольник с min стороной),                n меньше 3,   пи = примерно 3,0372,
при ф=45 гр,    N=8 (восьмиугольник с min стороной),                n меньше 3,   пи = примерно 3,0615,
при ф=40 гр,    N=9 (девятиугольник с min стороной),                n меньше 3,   пи = примерно 3,0782,
при ф=36 гр,    N=10 (десятиугольник с min стороной),                n меньше 4,   пи = примерно 3,0902,
при ф=32,7 гр, N=11 (одиннадцатиугольник с min стороной),       n меньше 4,  пи = прибл.  3,0991,
при ф=30 гр,    N=12 (двенадцатиугольник с min стороной),          n меньше 4,  пи = прибл. 3,1058,

при ф=24 гр,   N=15 (пятнадцатиугольник с min стороной),           n меньше 5,  пи = прибл. 3,1187,

при ф=18 гр,   N=20 (двадцатиугольник с min стороной),               n меньше 7,    пи = прибл. 3,1287,

при ф=10 гр,   N=36 (тридцатишестиугольник с min стороной),    n меньше 12,   пи = прибл. 3,1376,

при ф=6 гр,   N=60 (шестидесятиугольник с min стороной),           n меньше 20,   пи = прибл. 3,1402,

при ф=2 гр,   N=180 (ставосьмидесятиугольник с min стороной),  n меньше 58,  пи = прибл. 3,1414,

при ф=1 градус,  N=360 (тристашестидесятиугольник с min стороной), n меньше 115, пи = прибл. 3,14155,
и так далее.

Так как в заявленных условиях количество сторон N – линий движения квантов материи – равно произведению числа «пи» и количества фундаментальных длин в диаметре, которое по условию должно быть представлено целым числом «n»,
N=п*n,
то очевидно, что, кроме движения по окружности как по шестиугольнику, движение в остальных «рассчитанных» выше системах реально может совершаться лишь по эллипсу или спирали, то есть данные системы не могут представлять окружность. А настоящие окружности как «многоугольники движения» могут реально проявляться лишь в системах, где длина стороны многоугольника уже больше одной фундаментальной длины, то есть, при х=2 и больше. Но эта тема – движение в неинерциальных системах и возможности такого движения (вращения и обращения вокруг центра) – будет освещена, а частично уже раскрыта в других статьях по логофизике.


Рисунок к статье заимствован с поста на сайте https://habr.com/ru/post/309674/, спасибо его автору.