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深度长文:自然常数 e 到底"自然"在哪?一个画不出来的数,凭什么跟 π 平起平坐?

PT电子游戏直播专区|热门游戏动态编辑部 276 阅读 约 5.5 分钟

你大概不知道:你这辈子拿绳子、拿圆规、拿尺子,都没办法把 e 直接画出来。 但数学书里,e 跟 π 是同一级别的明星,名字前面还都带着"常数"两个字。 这事儿就很离谱。 π 你一眼就能看见,e 你看什么都不像。 先说说 π。 π 这玩意儿太好理解了。你拿一根绳子,绕一个圆整整一圈,再拿同一根绳子去量这个圆的直径,你会发现,不管这个圆是脸盆那么大,还是月亮那么大,周长永远是直径的三倍多一点点。 多出来的那一点点,就是 π,3.1415926…… 你不用懂数学,拿根绳子比划一下,就明白了。 这就叫"看得见"。 那 e 呢? e 约等于 2.71828,后面跟了一大串永不循环的小数。 你画个三角形?不是。 你画个正方形?不是。 你画个圆?量出来还是 π,不是 e。 你拿尺子去量任何一个常见的几何图形,量出来都不会是 2.718。 更气人的是,考试的时候老师还会跟你说:"e 是自然常数,记住它,它很重要。" 你心里肯定在骂:重要在哪?自然在哪?我怎么一点都看不出来它跟"大自然"有半毛钱关系? 别急。 其实你不是没看见过 e,你是见得太多了,已经见怪不怪了。 e 第一次露脸,是在银行的账本里。 我们来做一道特别傻的题。 假设你运气好到爆炸,银行给你开了一个年利率 100% 的账户。 你存进去 1 块钱。 一年之后,你连本带利能拿回多少钱? 这个傻子都知道,2 块。本金 1 块,利息 1 块,加一起 2 块。 好,现在银行发善心了,说:"我每半年给你结一次利息,你利息可以马上再存进去,利滚利。" 那这一年下来是多少? 半年的时候,你拿到了 5 毛利息,连本带利 1 块 5。 再过半年,这 1 块 5 又生了 7 毛 5 的利息。 年底你一共是 2 块 2 毛 5。 比刚才多了 2 毛 5。 你开心了。 那银行说:"要不我每 4 个月结一次?" 我们不算具体数字了,直接告诉你结果,年底大概是 2 块 3 毛 7。 又多了一毛多。 你更开心了,开始琢磨:那我让你天天结利息行不行? 行。一年 365 天,每天把利息塞回本金里去滚。 年底大概是多少?2.7146 元。 哎?怎么才多了这么点? 那再狠一点,每秒结一次。一年三千一百多万秒,每秒把利息打回本金。 年底是多少? 2.71828178…… 看出来了吧? 这个数,就是 e。 你肯定在骂街。 我从一年结一次,费尽心机折腾到每秒结一次,从 2 块钱折腾到 2.718 块钱,这多出来的 7 毛多,还不够我买瓶水的。 银行要真这么玩,早破产了。 但你也别失望。 这个例子是为了让你一眼看懂 e,才把年利率拉到 100% 这种离谱数字。 现实中银行给你的那点利息,比如年化 3%,按这个"无限次利滚利"的公式,一年下来你 1 块钱会变成 e 的 0.03 次方,大概 1.03045 元。 看着跟一年定期没差多少对吧?但只要时间拉长,差别就出来了。 你存 10 年、20 年、50 年,e^rt 这个东西会像滚雪球一样,把差距越拉越大。 这就是为什么搞金融、搞经济、搞生物、搞核物理的人,公式里甩来甩去全是 e。 它不是一个摆设,它是"连续增长"这件事唯一正确的表达方式。 但是,重点来了。 不管你把结息频率提到多高,每小时一次、每分钟一次、每秒一次、甚至每微秒一次,你这 1 块钱滚来滚去,永远突破不了 2.71828 这个天花板。 这是一道无形的墙。 这面墙,就是 e。 也就是说: 在 100% 年利率下,把复利的频率推到无穷大,你的钱能长到的极限,就是 e 块钱。 这就是 e 最原始、最朴素的长相。 你之前背的"e≈2.71828",不是哪个数学家拍脑袋凑出来的,是这个增长过程自己顶到头顶之后,露出来的那个数字。 π 是圆的周长和直径的比值。 e 是"增长"这件事,自己能长到的天花板。 顺便跟 π 做个类比,你会觉得更亲切。 我们都知道割圆术。一个正多边形,边数越多,它的周长就越接近圆。正六边形不行,正十二边形差一点,正九十六边形接近了,正几千边形几乎就是圆了。当边数推到无穷大,周长就稳稳地停在 π 倍直径上。 e 也是这个路数。 一年结一次息,等于多边形只有 1 条边。半年结一次,2 条边。天天结,365 条边。每秒结,三千多万条边。边数越多,越逼近那个圆,那个叫 e 的圆。 π 是多边形一路加边,最后贴出来的那个数。 e 是复利一路加密,最后顶出来的那个数。 一个从几何里冒出来,一个从账本里冒出来,长得完全不是一个路子,地位却一模一样。 看到这儿你可能说:那我懂了,e 就是复利的极限嘛,不就是银行那点事儿吗? 错。 历史上,e 根本不是被银行家先撞见的。 真正第一个把 e 用起来的人,是个被乘法算吐了的数学家。 时间拨回 17 世纪初。 那时候欧洲正在玩命搞大航海。 船一开到茫茫大海上,麻烦就来了:你怎么

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