Самое большое число в мире

Считается, что концепция чисел впервые возникла, когда доисторические люди начали использовать свои пальцы для подсчета чего-либо. С тех пор человечество прошло долгий путь. Теперь мы используем калькуляторы и компьютеры для подсчета самых больших чисел. И даже появились названия для чисел, которые настолько велики, что их с трудом можно представить.

Бесконечность счетных чисел

Казалось бы, ответ на вопрос о том, каково самое большое число в математике – очень прост. Бесконечность, верно? Но это не совсем правильно. Ведь бесконечность – вовсе не число, а концепция. Идея.

Бесконечность (infinitum) – это понятие, которое в переводе с латинского означает «без границ». Определение бесконечности в математике гласит, что независимо от того, насколько велико число, вы всегда можете добавить к нему 1, и оно станет больше.

Поэтому, строго говоря, не существует такого понятия, как самое большое число в мире. Можно лишь назвать наибольшее число, которому дали конкретное название.

Вот некоторые наиболее известные названия больших чисел:

Как называется самое большое простое число

Простое число – то, которое делится только на себя и на единицу. В конце 2018 года американец Патрик Лярош представил научному миру самое большое простое число.

• Длина его – 24 862 048 символов. Для сравнения: в эпохальном произведении Л.Н. Толстого «Война и мир» около 6-7 миллионов символов, если учитывать знаки препинания и пробелы.
• Это число можно записать следующим образом: 2 82589933 -1
• А читается оно так: два в степени 82589933 минус один.
• Существует целый онлайн-проект GIMPS, нацеленный как раз на поиск самых больших простых чисел. В нем принимают участие математики из разных стран. Поэтому новые рекордсмены появляются часто. Работают ученые, что называется, не за страх, а за деньги. Ведь тому, кто откроет следующее наибольшее простое число Мерсенна достанется 3000 долларов.

Какое самое большое число в мире

В 1980 году в Книгу рекордов Гиннеса вошло число Грэма (оно же G64 или G), названное в честь американского математика Рональда Грэма. Оно является наибольшим числом, которое когда-либо использовалось в важном математическом доказательстве. Речь идет про теорию Франка Рамсея.

Кратко об этой теории: представим себе N-мерный куб, его вершины в случайном порядке соединены красными или синими отрезками-линиями. А наша задача – понять, до какого значения N возможно (если по-разному закрашивать ребра куба), избежать ситуации, при которой одна плоскость в кубе будет окрашена одним цветом. То есть у нас не должен получиться одноцветный «конвертик».

Математики позакрашивали кубик и так и эдак, получилось, что до шестимерного куба можно исхитриться и сделать, чтобы линии одного цвета, соединяющие четыре вершины, не лежали в одной плоскости. А вот с семимерным, как выяснили Грэм и Ротшильд, такой фокус уже не провернешь. И с восьмимерным. И. «и так далее», которое, впрочем, не бесконечно, а заканчивается фантастически гигантским числом. Вот его-то и именуют числом Грэма. Кстати, в настоящее время решение Грэма и Ротшильда устарело. Математики выяснили, что 6-7-8-9-10-11-12-мерные кубы все же можно покрасить без «конвертов». Но где-то в промежутке между 13 и числом Грэма гарантированно есть число выше которого «конверты» в любом случае будут.

Число Грэма получило всемирное признание в 1977 году, когда известный популяризатор науки Мартин Гарднер написал об этом в Scientific American.

И хотя с тех пор в математической науке были и другие кандидаты на титул самого большого числа, «детище» Грэма является самым распиаренным и общеизвестным. И если вы слышали про «гугольное семейство»:

• гугол – 10 100 ;
  Или: 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000
• гуголплекс – 10 гугол ,

то знайте, что этими числами в математике лишь «разминаются», а число Грэма в немыслимое количество раз больше, чем они. И даже больше, чем число Скьюза, находящееся между 10 19 и 1,3971672·10 316 и приблизительно равное e 727,951336108 .

Любопытно, что придумав гугол американский математик Эдвард Казнер хотел показать студентам разницу между невероятно большим числом и бесконечностью. Тогда число Грэма может просто «взорвать мозг».

Возможно ли представить и записать число за гранью понимания

Математики не смогут назвать вам точное количество цифр в числе Грэма, не говоря уже о том, чтобы досчитать до него. Известны лишь последние 50 цифр самого большого числа в мире – это . 03222348723967018485186439059104575627262464195387.

А вот цифры, с которых начинается G64 неизвестны, и вряд ли когда-либо будут.

Давайте сравним трех монстров: гугол, гуголплекс и число Грэма.

• Гугол – это количество песчинок, которые могут поместиться во вселенной, умноженное на 10 миллиардов. Итак, представьте себе вселенную, заполненную мелкими песчинками – на десятки миллиардов световых лет над Землей, под ней, перед ней, позади нее – бесконечный песок.

Теперь представьте, что в какой-то момент вы берете одну песчинку, чтобы рассмотреть ее под мощным микроскопом. И видите, что на самом деле это не единственное зерно, а 10 миллиардов микроскопических зерен, а все вместе они размером с песчинку. Если бы это было так для каждой отдельной песчинки в этой гипотетической вселенной, то общее количество этих микроскопических зерен было бы гуголом.

• Для количественной оценки гуголплекса астроном и астрофизик Карл Саган привел пример заполнения всего объема наблюдаемой вселенной мелкими частицами пыли размером приблизительно 1,5 микрометра. Исходя из этого, общее количество различных комбинаций, в которых эти частицы могут быть расположены, будет равно примерно одному гуголплексу.
• А теперь представим, что гуголплекс – это даже не песчинка, а крохотная точка, которую можно рассмотреть лишь в самый мощный микроскоп. И у нас вся вселенная заполнена такими крохотными точками. Так вот, даже это не идет ни в какое сравнение с числом Грэма. Но что, если мы хотим использовать все пространство наблюдаемой вселенной для его записи (предположим, что запись каждой цифры занимает как минимум объём Планка)? Увы, у нас это не выйдет! Но всегда можно пойти другим путем.

Как записать G64 с помощью метода Кнута

В 1976 году американский ученый Дональд Кнут предложил понятие сверхстепеней или нотацию Кнута. Это метод, позволяющий при помощи стрелочек, направленных вверх, записывать очень большие числа. Возведение в степень обозначается одной стрелкой вверх: ↑.

Вот как выглядит эта нотация: a ↑ b = ab = a × a × a × . и так b раз.

Важной особенностью стрелок вверх является то, что они растут очень быстро. Экспонентация растет гораздо быстрее, чем умножение. 2 × 10 – это всего лишь 20, но 2↑10 = 1024. Таким же образом, каждый новый уровень стрелок растет намного быстрее, чем предыдущий уровень.

Если мысленно представить себе степенную башню из троек 3↑↑↑4 то получится конструкция, размером от Земли до Марса. А ведь мы еще даже не дошли до «нижней ступеньки», ведущей нас к числу Грэма.

Мы можем описать число Грэма огромным набором этих стрелок вверх.

Проще всего думать об этом как об итерационном процессе. Мы начинаем снизу с g 1 = 3 ↑↑↑↑ 3, а затем создаем вторую строку (назовем ее g 2) с g 1 стрелками между тройками.

Тогда g 3 – это две тройки, разделенные g 2 стрелками вверх и так далее, пока g 64 с g 63 стрелками между тройками не будет числом Грэма.

Если выбрать продолжительность жизни, равную числу Грэма вместо бессмертия, то результат будет практически одинаков. Даже если предположить, что условия во Вселенной, в Солнечной системе и на Земле вечно останутся неизменными, человеческий мозг никак не мог бы выдержать столь длинный промежуток времени без пагубных изменений.

Самая большая цифра и самое большое число

Цифры – это знаки для записи чисел. Некоторые числа могут записываться одной цифрой. Тогда самая большая цифра – это самое большое число, которое может быть записано одной цифрой в той или иной системе счисления. Так, в привычной нам десятичной системе счисления с использованием арабских цифр самая большая цифра – 9, обозначающая число девять. А в двоичной системе самая большая цифра – 1, обозначающая единицу. В римской записи цифр самой большой цифрой будет М, обозначающая тысячу. В китайской системе записи самая большая цифра тоже соответствует тысяче. Пожалуй, тысяча – самая большая из известных цифр. Впрочем, древние римляне использовали M и для обозначения миллиона, просто рисуя над буквой черту.

Как записать и назвать большое число

Самое большое число – это такое число, которое при прибавлении к нему единицы не увеличится. И такое число есть, это бесконечность, обозначаемая знаком ∞. Кстати, чтобы при помощи клавиатуры набрать символ ∞ необходимо в режиме NumLock нажать клавишу Alt, набрать на цифровой клавиатуре справа число 8734 и отпустить Alt. Однако в практических расчетах «бесконечность» не используется. Какое же самое большое число используется для расчетов? И как называются большие числа? Есть две системы названий для больших чисел: английская и американская. В американской системе к порядковому числительному из латинского языка добавляется суффикс «иллион» (от «милле» – «тысяча»). Милле плюс «иллион» — тысяча тысяч, миллион. Далее следуют тысяча миллионов – биллион, тысяча биллионов — триллион, тысяча триллионов — квадриллион, и далее, по тому же принципу, квинтиллион, секстиллион, септиллион, октиллион, нониллион и дециллион. Английская система чередует суффиксы «иллион» и «иллиард». То есть, за миллионом в ней идет миллиард, равный американскому биллиону. В русский язык из английской системы пришел только миллиард вместо биллиона, а в остальном принята американская. Но это, скажем прямо, неудобно. Во-первых, нужно запоминать кучу названий, причем, не всегда логично следующих друг за другом. Во-вторых, не ошибиться в подсчете нулей. В-третьих, не запутаться между двумя системами. По этой причине большие числа обычно записываются как «десять в степени». К примеру, 10 3 =1000. Миллион — 10 6 . Миллиард — 10 9 . Один миллиард триста два миллиона? Тоже никаких проблем: 1,302*10 9 . Или 1302*10 6 .

Самые большие числа

Какие же самые большие числа имеют практическое применение? Наибольшее известное простое число — 2 82 589 933 − 1 . Оно было найдено в рамках масштабного проекта по поиску простых чисел GIMPS в 2018 году и содержит 24 862 048 десятичных цифр. 10 80 – примерное число элементарных частиц в известной Вселенной. 10 100 – гугол. В честь этого числа назвали известную поисковую систему – мол, она знает 10 100 разных фактов. Скажем так, это преувеличение. Для чего такое число может понадобиться? Например, наша Вселенная, по разным прогнозам, просуществует от 10 100 до 1,5*10 100 лет. 8,5*10 185 – объем известной Вселенной, вычисленный в кубиках, со стороной, равной длине Планка. Длина Планка — это 1,616199 *10 -35 метра. Это примерно в 10 20 раз меньше диаметра протона. Предполагается, что на этом уровне формируется «пена» пространства-времени. А какое же число все-таки рекордное? Книга Рекодов Гиннесса утверждает, что самое большое число в математике — это число Грэма. Это гигантское число, которое, будучи записано десятичными цифрами, просто не поместилось бы во Вселенной. Поэтому его записывают так: G=g64. Это специальная запись для невообразимо больших чисел. Что она означает? Число Грэма, названное в честь математика Рональда Грэма, было придумано им для решения теоремы Рамсея в многомерном пространстве. Оно обозначает верхний предел пространственных измерений, за которым решение теоремы Рамсея уже наверняка невозможно. Для справки: число пространственных измерений нашего мира – три, но математики проводят вычисления в абстрактных моделях, где измерений может быть множество. Число Грэма — это 3 в очень большой степени. Чтобы прикинуть, насколько это огромная степень, можно попробовать представить начало вычислений. Итак, по методу стрелочной нотации Кнута (особый способ представления больших чисел) 3 3 можно записать как 3^3, а 3 3^3 как 3^3^3. Еще более сокращенная форма записи будет выглядеть как 3^ 2 . Соответственно 3^3^3^3^3 = 3^ 4 . Обозначи 3^ 4 как g₁. Это был первый шаг вычислений. Так вот, запись G=g64 означает 64 шага. Они разворачиваются вверх, как огромная башня. На первом шаге мы вычисляем g₁. На втором шаге – g₂ = 3(^g₁). На третьем шаге g₃ = 3(^g₂). И так далее, вплоть до g₆₄ = 3(^g₆₃). Это и есть число Грэма. На сегодняшний день это самое большое число, когда-либо использованное в математическом доказательстве.

Самые длинные десятичные дроби

Первое место здесь удерживает число Пи, вычисленное с точностью до 31415926535897 знаков после запятой, или, для большей наглядности, 3,1415926535897*10 13 знаков. Число π = 3,141592653589793… — это соотношение длины окружности к ее диаметру. Набрать его на клавиатуре можно так же, как и ∞, только вместо 8734 нужно напечатать 960. На втором месте, сильно уступая π, находится число е=2,718281828459045 – основание натурального логарифма. Оно вычислено с точностью до 2 миллионов знаков. Оба достижения являются чисто спортивными. Отсюда и совпадение числа вычисленных знаков после запятой с π. На практике, даже ведущие научные центры, такие, как NASA, расчеты которых требуют высочайшей точности, не используют более 15 знаков после запятой для этих чисел. Впрочем, игры с числами — отдельная тема. Есть очень много интересных цифровых последовательностей с глубоким смыслом, заложенным в них. К примеру, числа Фибоначчи. Читайте также: Число Пи: зачем нам это нужно знать