Число Пи отражает расположение орбит электронов в атоме водорода

Физики выяснили, что знаменитая математическая константа, число Пи, имеет вполне осязаемый смысл в мире квантовой физики – оказалось, что оно точно отражает то, как расположены все возможные "орбиты" электронов в атоме водорода, говорится в статье, опубликованной в Journal of Mathematical Physics.

"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", — заявил Тамар Фридманн из университета Рочестера (США).

Фридманн и его коллега Карл Хаген пришли к такому неожиданному выводу, пытаясь на практике рассчитать то, как расположены энергетические уровни – "высоты", на которых могут располагаться электроны относительно ядра — в атоме водорода.

Вместе они визуализировали то, как двигались электроны на каждом энергоуровне, и раскрыли другую вещь – чем "выше" и дальше располагалась частица от ядра, тем больше ее орбита была похоже на идеальный круг.

Изучая эти круги, Фридманн вспомнил 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 – 2/1 * 2/3 * 4/3 * 4/5 * 6/5 и так далее. Соотношение этих дробей, как оказалось, в точности соответствовали разбросу между реальными и вычисленными свойствами энергетических уровней.

Открытие физического смысла у числа Пи, как считают Хаген и Фридманн, 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.