Incluso después de 31 billones de dígitos, todavía no estamos más cerca del fin de Pi

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Actualización (14 de marzo de 2019, 13:18 horas): El jueves, Google anunció que uno de sus empleados, Emma Haruka Iwao, había encontrado casi 9 billones de nuevos dígitos de pi, estableciendo un nuevo récord. Los humanos han calculado ahora el interminable número hasta 31.415.926.535.897 (¿lo pillas?) -unos 31,4 billones- de decimales. Es un milagro del Día de Pi.

Anteriormente, publicamos una historia sobre la búsqueda de la cadena infinita de dígitos de Pi por parte de los humanos. Para celebrar el Día de Pi, y los 9 billones de dígitos extra conocidos, hemos actualizado esa historia a continuación.

Dependiendo de sus puntos de vista filosóficos sobre el tiempo y los calendarios y demás, hoy es algo así como el 4,5 mil millones de Día de Pi que la Tierra ha presenciado. Pero esa larga historia no es nada comparada con la infinidad de pi en sí.

Un repaso para aquellos que hayan olvidado sus lecciones de matemáticas de séptimo grado1: Pi, o la letra griega \pi, es una constante matemática igual a la relación entre la circunferencia de un círculo y su diámetro – C/d. Está presente en todos los círculos y equivale aproximadamente a 3,14. (De ahí el Día de Pi, que tiene lugar el 14 de marzo, también conocido como 3/14.)

Pero la simplicidad de su definición desmiente el estatus de pi como el número más fascinante, y más estudiado, de la historia del mundo. Aunque tratar a pi como igual a 3,14 es a menudo suficiente, el número realmente continúa para siempre, una serie aparentemente aleatoria de dígitos que deambulan infinitamente hacia fuera y no obedecen a ningún patrón discernible – 3,14159265358979…. Esto se debe a que es un número irracional, lo que significa que no puede ser representado por una fracción de dos números enteros (aunque aproximaciones como 22/7 pueden acercarse).

Pero eso no ha impedido que la humanidad siga picando furiosamente la interminable montaña de dígitos de pi. Llevamos milenios en ello.

La gente ha estado interesada en el número básicamente desde que entendemos las matemáticas. Los antiguos egipcios, según un documento que también resulta ser la colección de acertijos matemáticos más antigua del mundo, sabían que pi era algo así como 3,1. Más o menos un milenio después, apareció una estimación de pi en la Biblia: El Antiguo Testamento, en 1 Reyes, parece dar a entender que pi es igual a 3: «E hizo un mar fundido de diez codos desde un borde hasta el otro; era redondo por todas partes… y una línea de treinta codos lo rodeaba.»

Arquímedes, el mayor matemático de la antigüedad, llegó hasta 3,141 hacia el año 250 a.C. Arquímedes abordó su cálculo de pi geométricamente, intercalando un círculo entre dos polígonos regulares de bordes rectos. Medir los polígonos era más fácil que medir los círculos, y Arquímedes midió las proporciones de pi a medida que aumentaba el número de lados de los polígonos, hasta que se asemejaron mucho a los círculos.

La mejora significativa del método de Arquímedes no llegaría hasta cientos de años después. Utilizando la nueva técnica de integración, matemáticos como Gottfried Leibniz, uno de los padres del cálculo, pudieron demostrar ecuaciones tan elegantes para pi como:

{comienza{ecuación*}\frac{\pi}{4}=1-\frac{1}{3}+\frac{1}{5}-\frac{1}{7}+\frac{1}{9}-\ldots{\final{ecuación*}

El lado derecho, al igual que pi, continúa para siempre. Si sumas y restas y sumas y restas todas esas fracciones simples, te acercarás cada vez más al verdadero valor de pi. El problema es que te acercarás muy, muy lentamente. Para obtener sólo 10 dígitos correctos de pi, tendrías que sumar unos 5 mil millones de fracciones.

Pero se descubrieron fórmulas más eficientes. Por ejemplo, ésta, de Leonhard Euler, probablemente el mayor matemático de la historia, en el siglo XVIII:

{empezando{ecuación*} {frac{pi^2}{6}={frac{1}{1^2}+{frac{1}{2^2}+{frac{1}{3^2}+{ldots\\\}{punto final}

Y Srinivasa Ramanujan, un genio matemático autodidacta de la India, descubrió la sorprendente y extraña ecuación de abajo a principios de 1900. Cada término adicional en esta suma añade ocho dígitos correctos a una estimación de pi:

{comienza la ecuación*}{frac{1}{pi}={frac{2}{2}{9801}{suma_{k=0}^{infty}{frac{4k)!(1103+26390k)}{(k!)^4 396^{4k}}\pend{ecuación*}

Al igual que con la búsqueda de grandes números primos, los ordenadores lanzaron esta búsqueda de los dígitos pi fuera de la órbita terrestre y hacia el espacio profundo a partir de mediados del siglo XX. El ENIAC, uno de los primeros ordenadores electrónicos y el único de EE.UU. en 1949, calculó pi hasta más de 2.000 posiciones, casi duplicando el récord.

A medida que los ordenadores se hacían más rápidos y se disponía de más memoria, los dígitos de pi empezaron a caer como fichas de dominó, corriendo por la línea infinita del número, imposiblemente lejos pero también nunca más cerca del final. Basándose en la fórmula de Ramanujan, los hermanos matemáticos Gregory y David Chudnovsky calcularon más de 2.000 millones de dígitos de pi a principios de la década de 1990 utilizando un superordenador casero instalado en un apartamento de Manhattan, estrecho y sofocante. Al cabo de unos años doblaron la cifra a 4.000 millones de dígitos.

El récord actual es de unos 31,4 billones de dígitos, miles de veces más de lo que consiguió el superordenador casero de los Chudnovsky. Lo calculó un empleado de Google a lo largo de 121 días con un programa de libre acceso llamado y-cruncher y lo verificó con otras 48 horas de sesiones de cálculo numérico. El cálculo ocupó tanto espacio de almacenamiento como toda la base de datos digital de la Biblioteca del Congreso. Emma Haruka Iwao, la mujer que está detrás del récord, lleva calculando pi en ordenadores desde que era una niña.

La hazaña de cálculo de Iwao aumentó el conocimiento colectivo de la humanidad sobre los dígitos de pi en aproximadamente un 40%. El récord anterior se situaba en más de 22 billones de dígitos, elaborados tras 105 días de cálculo en un servidor Dell, también con y-cruncher. Este programa, que utiliza las fórmulas de Ramanujan y Chudnovsky, se ha utilizado para encontrar cifras récord no sólo de pi, sino también de otros números irracionales interminables, como e, \a{2}, \a{2} y la proporción áurea.

Pero quizá 31 billones de dígitos sea un poco exagerado. El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA utiliza sólo 15 dígitos de pi para sus cálculos de mayor precisión para la navegación interplanetaria. Diablos, Isaac Newton conocía esa cantidad de dígitos hace 350 años. «Un valor de \pi a 40 dígitos sería más que suficiente para calcular la circunferencia de la Vía Láctea con un error inferior al tamaño de un protón», escribió un grupo de investigadores en una útil historia del número. Entonces, ¿por qué necesitaríamos 31 billones de dígitos?

Claro que hemos aprendido un poco de teoría matemática al profundizar en pi: sobre las transformadas rápidas de Fourier y que pi es probablemente un supuesto número normal. Pero la respuesta más satisfactoria me parece que no tiene nada que ver con las matemáticas. Quizá tenga que ver con lo que dijo el presidente John F. Kennedy sobre la construcción de un programa espacial. Hacemos cosas así «no porque sean fáciles, sino porque son difíciles; porque ese objetivo servirá para organizar y medir lo mejor de nuestras energías y habilidades»

Pero hay una diferencia importante: La luna no está infinitamente lejos; realmente podemos llegar a ella. Tal vez esta famosa cita sobre el ajedrez sea más adecuada: «La vida no es lo suficientemente larga para el ajedrez – pero eso es culpa de la vida, no del ajedrez»

Pi es demasiado larga para la humanidad. Pero eso es culpa de la humanidad, no de Pi. Feliz Día de Pi.

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