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Happy Pi-Day

Mathe-Freaks auf der ganzen Welt feiern alljährlich am 14. März den Pi-Day. Pi ist ein griechischer Buchstabe (π) und die berühmteste mathematische Konstante der Welt. π steht gewissermaßen als Abkürzung für die Zahl 3,1415926535... Einer Zahl einen Feiertag zu widmen klingt ziemlich verrückt und ist etwas ganz Besonderes. So, wie auch die Zahl Pi etwas ganz Besonderes ist.






Ein typischer Nachmittag am 14. März im Exploratorium (http://www.exploratorium.edu/pi/), einem Museum in San Francisco, sah in den vergangenen 30 Jahren in etwa so aus: Um 1 Uhr 59 und 26 Sekunden tanzte ein Mann mit wilder weißer Haarmähne und einem weißen Rauschebart mit seinen Freunden im Kreis um einen runden Metall-Altar und isst kleine, runde Kuchen. Auf dem Altar sind am Rand die ersten einhundert Stellen der Zahl Pi eingraviert, und auch auf den Kuchen stehen die ersten Dezimalstellen von Pi.

Der Erfinder des Pi-Tages

Der weißhaarige Mann heißt Larry Shaw, war Physiker und lange Mitarbeiter im Exploratorium. Er hat den Pi-Day 1988 ins Leben gerufen. Dass diese außergewöhnliche Feier jedes Jahr am 14.3. zu dieser Uhrzeit stattfindet, ist kein Zufall. Die Amerikaner schreiben das Datum anders als etwa die Deutschen oder die Franzosen: Sie notieren zuerst den Monat, dann den Tag: 3/14, das sind genau die ersten drei Stellen der Zahl Pi. Und die Uhrzeit setzt sich dann aus den nächsten fünf Nachkommastellen zusammen: 1, 5, 9, 2 und 6.

Kreise und Kugeln berechnen

Auch der kreisrunde Altar und die runden Kuchen gehören zum Konzept. Einerseits heißen solche Küchlein im Englischen „Pie“. Und andererseits ist Pi auch als „die Kreiszahl“ bekannt, denn sie spielt die Hauptrolle bei der Berechnung von kreis- oder kugelförmigen Objekten. Das Verhältnis des Umfangs eines Kreises zu seinem Durchmesser ist genau Pi, egal wie groß der Kreis ist. Umgekehrt – und das ist das eigentlich Nützliche an dieser Konstante – kann man mit ihrer Hilfe den Umfang U eines Kreises ausrechnen, wenn sein Durchmesser d oder sein Radius r bekannt sind. Es gilt schlicht: U = π × d = π × 2r Auf ähnlich einfache Art lassen sich auch die Fläche eines Kreises sowie Umfang, Oberfläche und Volumen einer Kugel bestimmen.

Nützlich im Alltag

Das hat sehr praktische Konsequenzen, denn kreisrunde Linien oder Flächen genau auszumessen, ist mit unseren geraden Linealen und auch mit einem Maßband gar nicht so einfach. Die Zahl Pi hat deshalb eine enorme Bedeutung für die Naturwissenschaft und Technik, denn Kreise und Kugeln gibt es überall: Pi hilft Ingenieuren zum Beispiel beim konstruieren von Getrieben, Maschinen und Kugellagern. Aber auch Biologen und Mediziner kommen nicht um Pi herum, wenn sie sich zum Beispiel Gedanken machen, wie schnell Wasser durch Pflanzenstengel oder Blut durch die Adern transportiert wird.

Auch in unserem Alltag kann Pi nützlich sein. Wenn man zum Beispiel keinen Messbecher hat, kann man aus dem Wasserstand in einem Becher oder Topf die Flüssigkeitsmenge berechnen, indem man ihn mit der Grundfläche multipliziert. Und die runde Grundfläche errechnet sich aus dem leicht zu messenden Durchmesser wie oben gezeigt. Ebenso ließe sich abschätzen, wie viel Teig man in etwa anrühren muss, wenn man für eine Party in einer Pfanne mit 26 Zentimetern Durchmesser 50 Pfannkuchen backen will, die fünf Millimeter dick sind.

Ursprung von Pi

Obwohl Pi eine unendlich lange Zahl ist, reicht es für die meisten Anwendungen im Alltag aus, die ersten zwei Stellen nach dem Komma zu kennen. 3,14 – diese kurze Zahlenfolge kann sich jeder merken. Viele Menschen erinnern sich auch lange nach ihrer Schulzeit noch daran. Aber für die echten Pi-Freaks ist das natürlich pillepalle. Also veranstalten sie – gerne am Pi-Tag – sogar Wettbewerbe im Aufsagen von Pi. Den offiziellen Weltrekord hält seit 2005 der Chinese Chao Lu mit 67.890 Stellen.

Da Pi unendlich viele Dezimalstellen hat, wird man Pi nie ganz genau kennen. Aber es gibt ein regelrechtes Wettrennen, immer mehr Stellen auszurechnen. Schon von den alten Babyloniern vom Beginn des zweiten vorchristlichen Jahrtausends fand man eine Tafel mit dem Wert 3,125 und im ältesten bekannten Rechenbuch der Welt aus Ägypten von ca. 1650 war 3,1605 notiert. Wie bei so vielen grundlegenden mathematischen Ideen hat auch in Sachen Pi der Griechische Philosoph und Mathematiker Aristoteles eine erste Methode ausgetüftelt, mit der es gelingen kann, sich dem Wert von Pi durch eine obere und untere Grenze anzunähern. Bis heute hatte so manch ein berühmter Forscher Pi quasi als Hobby. Ihren griechischen Namen bekam die Zahl allerdings erst im 18. Jahrhundert, populär gemacht durch den Mathematiker Leonard Euler. Er kommt von dem Anfangsbuchstaben des griechischen Wortes περιφέρεια – peripheria, „Randbereich“ bzw. περίμετρος –perimetros, „Umfang“.

Wettrennen um immer mehr Stellen

Mit immer neuen Formeln versuchen sich Mathematiker, Pi so weit wie möglich anzunähern. Vor der Erfindung des Computers um 1950 hatte man immerhin schon 808 Stellen errechnet, einer der ersten Computer schaffte dann 2037, und mittlerweile ist man bei mehr als 12 Billionen Stellen angelangt, wofür ein aufgemotzter PC 94 Tage rechnete (http://www.numberworld.org/misc_runs/pi-10t/details.html bzw. http://www.numberworld.org/misc_runs/pi-12t/ ). Wie man Pi ganz handwerklich mithilfe von Pies annähern kann, ist in diesem Video zu sehen: https://www.youtube.com/watch?v=ZNiRzZ66YN0 Da Pi überall auf der Welt seine Fans hat, wird auch der Pi-Tag überall gefeiert. (z.B.: http://www.piday.fr, http://blogs.helmholtz.de/augenspiegel/2014/03/pi-tag-wissenschaftliche-kuchen/) In Europa ist die Euphorie allerdings weit weniger groß als in den USA. Dort wurde der Tag 2009 sogar offiziell zum Nationaltag für die Kreiskonstante Pi ernannt – mit der ehrenwerten Verpflichtung. http://www.gpo.gov/fdsys/pkg/BILLS-111hres224eh/pdf/BILLS-111hres224eh.pdf

Übrigens: Der Erfinder des Pi-Day, Larry Shaw, ist im vergangenen Jahr gestorben. Er wird den diesjährigen Tanz um den runden Altar also nicht mehr anführen.

(Dieser Text ist die aktualisierte Version eines Beitrags für arte zum Pi-Day 2015 von Uta Deffke.)



Termin:
14.03.2018
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Presse- und Öffentlichkeitsarbeit

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Dr. Uta Deffke TU Berlin +49 (0)30 314 28323
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