π^(π^(π^π))) è un numero naturale?


Nel 2013 Dan Piponi, attualmente capo matematico di Epic Games, postò questo tweet, come ((molto) difficile) problema del giorno: dimostrare che $ π^{π^{π^π}} $ non è un numero naturale. Chiunque sa un po’ di matematica sarebbe pronto a scommettere che non lo è. Chiunque sa abbastanza matematica sa che non riuscirà a scoprirlo nel corso della sua vita.
Come può essere possibile, vi chiederete? Basta calcolare alcune cifre decimali del risultato, e si vede subito se non sono nulle. Peccato che, come potete leggere in questo articolo di Scientific American, le cose non siano tanto semplici.

Innanzitutto è possibile che una catena di esponenziali di questo tipo dia effettivamente un risultato che è un numero naturale. Per esempio, $ ( \sqrt{2} ^ \sqrt{2})^{\sqrt{2}} = \sqrt{2} ^ {\sqrt{2} \times \sqrt{2}} = \sqrt{2} ^2 = 2$. In linea di principio insomma non ci sono problemi. Il guaio è che i numeri in gioco, anche se non sembra, sono enormi. Quanto vale quel numero? Secondo le regole della matematica, bisogna calcolarlo dall’alto verso il basso. Partiamo quindi con $ π^π \approx $ 36,46. Se eleviamo pi greco a questo numero, otteniamo circa 1.34… x 1018, un numero dell’ordine del trilione (in italiano) o quintilione (nell’uso anglosassone). E dobbiamo ancora elevare pi greco a questo valore! Il risultato finale ha quasi 1018 cifre: per dare un’idea, noi conosciamo solo poco più di 1014 cifre decimali di pi greco, quindi siamo ben lontani dal riuscire anche solo ad avvicinarsi al calcolo. Tre anni fa Matt Parker ha fatto un video dove stima che ci vorrebbe almeno il doppio di cifre decimali note solo per calcolare la prima cifra decimale di quel valore, con il rischio che non basti nemmeno… (Come dice Timothy Gowers, se la catena fosse di soli tre esponenziali ce la potremmo ancora fare). Ed essendo pi greco un numero con infinite cifre dopo la virgola, non possiamo nemmeno pensare a qualche trucco per trovare solo le ultime cifre, come potremmo per esempio fare per scoprire quali sono le ultime due cifre di 1000000!

Vabbè, c’è sempre la possibilità di mettere in campo le armi teoriche della matematica e dimostrarlo in modo non numerico. O no? No. In teoria dei numeri è facile fare congetture: esiste per esempio la congettura di Schanuel, di cui è già difficile da comprendere il testo, che tra le tante cose dimostrerebbe che $ π^{π^{π^π}} $ è trascendente e quindi non può essere un numero naturale. Solo che nessuno ha nemmeno idea di dove iniziare a partire per dimostrare la congettura… Insomma, possiamo magnà tranquilli, non dovrò aggiornare il post per dire che il problema è stato risolto.

MATEMATICA – Lezione 8: La probabilità

La probabilità, insieme alla statistica, è uno dei campi della matematica dove si cercano regole precise per descrivere qualcosa che è intrinsecamente casuale. Il tutto nasce naturalmente da avvenimenti assai pratici: Fermat e Pascal discussero (via lettera) su come suddividere in modo equo la posta in gioco se una partita termina prima che ci sia un vincitore. La probabilità nasce pertanto come branca della combinatoria, ma passa rapidamente a sfruttare le tecniche di analisi matematica, con il teorema del limite centrale che è uno di quelli meno compresi dalla gente: non è affatto vero che se un numero al lotto è ritardatario allora è più facile che esca…
Davide Palmigiani tratta con grazia e competenza tutti questi temi, soffermandosi in particolare sul teorema di Bayes che è un’altra bestia nera nonostante la sua semplicità e terminando con due capitali sui processi stocastici e sul paradosso della generazione algoritmica di successioni di numeri casuali. Per i Maestri della matematica Sara Zucchini ci racconta di Newton, matematico indubbiamente di prim’ordine ma persona con interessi che adesso susciterebbero sgomento; i miei giochi matematici sono invece anch’essi sulla probabilità.

Davide Palmigiani, Matematica – Lezione 8: La probabilità, allegato a Gazzetta dello Sport e Corriere della Sera, €6.99 più il prezzo del giornale.

Solite parole in libertà

logo Normale news Sono andato a leggermi la mozione del Senato Accademico della Normale contro la collaborazione universitaria Italia-Israele. Per il 95% è fuffa, come del resto sono fuffa le mozioni in genere: si scrivono le cose che sono tanto belle a dirsi, come le partecipanti a Miss Italia che “vorrebbero tanto la pace nel mondo”.
L’altro cinque per cento è il motivo del contendere: la frase

chiede al MAECI, alla luce dei principi sopra richiamati, di riconsiderare il “Bando Scientifico 2024” emesso il 21 novembre 2023 in attuazione dell’Accordo di cooperazione industriale, scientifica e tecnologica Italia-Israele.

Vabbè, “riconsiderare” è un altro verbo fuffoso. Non dico che ci sarebbe dovuto essere un “cancellare”, ma almeno un “sospendere”, se non si vuole che venga portato avanti. Ma entrando più nel dettaglio, perché non è stato scritto quali sono i temi del suddetto bando? Secondo il Post, sono “progetti di ricerca in tre settori – tecnologia del suolo, dell’acqua e ottica di precisione”. Se mi vieni a dire che l’ottica di precisione può avere ricadute belliche e quindi è per quello che non vuoi che sia fatto, è una posizione oggettiva e sensata, condivisibile o no che sia: ma allora lo specifichi nella mozione. Io almeno non vedo usi bellici di tecnologia del suolo e dell’acqua: magari ci sono anche, ma allora me li spieghi all’interno della mozione, e se non ci sono spieghi appunto qual è la parte che ritieni inopportuna.

Oppure – ed è quello che immagino – non è che il Senato Accademico della Normale abbia letto quel bando e la sua è stata una banale decisione ideologica. E io personalmente non apprezzo le decisioni ideologiche.

Quizzino della domenica: Lavoro di squadra

Sei giardinieri insieme al loro capo hanno finalmente rimesso a posto il mio giardino. Quando è arrivato il momento di pagarli, ho dato 200 euro a ciascuno dei giardinieri, mentre al capo ho dato 30 euro più della media dell’intero gruppo. Quanto ha guadagnato il capo giardiniere?

due giardinieri
(trovate un aiutino sul mio sito, alla pagina https://xmau.com/quizzini/p689.html; la risposta verrà postata lì il prossimo mercoledì. Problema di Yakov Perelman, citato in Futility Closet; immagine di Technopeasant, da OpenClipArt.)

Information Theory (libro)

copertinaPersonalmente non mi è piaciuto molto l’approccio di Ash alla teoria dell’informazione: mi è sembrato troppo legato all’analisi matematica e quindi si perde il significato pratico della misura dell’informazione. Ciò detto, il testo è comunque apprezzabile per avere una panoramica piuttosto completa della teoria dell’informazione di base, compresa la parte sui canali con memoria (e quindi sulle catene di Markov) e sui segnali continui, oltre che un approfondimento sui codici a currezoine di errore.

(Robert Ash, Information Theory, Dover 1990, pag. 352, € 17,15, ISBN 9780486665214 – se acquistate il libro dal link qualche centesimo va a me)
Voto: 3/5

Inclusività a parole

icona di una personaL’ancora per poco grande azienda dove lavoro si vanta di essere la prima telco al mondo per inclusività. Peccato che dopo che il governo non ha più prorogato il lavoro agile 5/5 per i lavoratori fragili la suddetta azienda si è affrettata a dire che costoro devono immediatamente rientrare in sede come gli altri. Stiamo parlando di 350 persone circa, e soprattutto di persone la cui fragilità è stata certificata dal medico aziendale: prima bastava la certificazione del medico di base, ma qualche mese fa è stato deciso che non bastava. Questa della certificazione aziendale è una cosa che posso comprendere: ma proprio per questo perché non lasciare le misure alternative? Continuo a pensare che il lavoro agile sia visto come una bestemmia verso il dio della produzione, che purtroppo bisogna almeno in parte accettare…

(Immagine di noonespillow, da OpenClipArt)

Aggiornamento: (h 12:30) Stanotte è stato siglato un accordo per l’ennesimo contratto di solidarietà: durante la trattativa il sindacato (almeno il mio, ma immagino anche gli altri) ha chiesto con forza che ai lavoratori fragili fosse prolungata la possibilità di lavorare da casa 5 giorni su 5, al che l’azienda ha inizialmente risposto “ma noi abbiamo sempre rispettato le norme di legge” (e ci mancherebbe anche). Stamattina pare che «i lavoratori fragili che hanno ricevuto la mail per il rientro in sede il 2 aprile riceveranno in giornata un’ulteriore mail che confermerà la continuità delle prestazioni lavorative da casa.» Certo che rimane l’amaro in bocca a pensare che anche questa cosa sia stata usata dall’azienda come merce di scambio.

Daniel Kahneman

La coppia Sistema 1 – Sistema 2 resa nota dal duo Kahneman-Tversky è spero ben nota a tutti e ventuno i miei lettori. In pratica i due psicologi hanno postulato che noi esseri umani possiamo prendere decisioni in due modi diversi: valutando attentamente i dati che abbiamo a disposizione, oppure “di pancia” (occhei, applicando euristiche che ci fanno risparmiare tempo e si spera diano spesso una risposta non troppo sbagliata). Inutile aggiungere che noi siamo pigri e usiamo quasi sempre le euristiche, a meno che non siamo costretti a fare altrimenti. Ecco: Kahneman, morto ieri, aveva sicuramente meritato il Nobel per l’economia per avere spiegato agli economisti che l’homo oeconomicus non è razionale (come pensava Von Neumann) né egoista (come pensava Nash) ma semplicemente frettoloso. Mi dispiace solo che non gli sia stato assegnato dieci anni prima, perché avrebbero potuto premiare anche Tversky.
Ha senso inserire analisi psicologiche nello studio dell’economia? Per me sì. Non si può sperare di usare solo la matematica quando si sta parlando di esseri umani: e in questo Kahneman è stato un pioniere, forse proprio perché non matematico.

(immagine di nrkbeta, da Wikimedia Commons)

Premio Abel 2024 a Michel Talagrand

foto ufficiale di Talagrand Il premio Abel è stato inventato dai norvegesi perché non esiste un Nobel per la matematica: non è così conosciuto, ma ha lo stesso valore (anche monetario, se siete quelli per cui pecunia non olet).
Quest’anno è stato assegnato a Michel Talagrand. Che ha fatto di importante? Beh, da quanto ho capito io il suo campo di studi consiste nell’usare tecniche stocastiche (e quindi legate alla casualità) per ottenere stime su quanto una soluzione si avvicina all’ottimalità. Pensate ai problemi NP-completi, come quello del commesso viaggiatore: trovare il miglior percorso per coprire 100 città è proibitivo, per quanto i computer possano migliorare in futuro. Ma se genero un certo numero di tentativi e faccio la media della lunghezza dei percorsi, se so che questa media può dare un’idea del valore ottimo, a questo punto se trovo un percorso più lungo del 3% rispetto al valore ottimo mi posso accontentare. Lo so, a qualcuno di voi può sembrare un’eresia usare la matematica per ottenere un valore che si sa essere errato: ma ricordatevi che la matematica serve anche come aiuto per vivere nel mondo reale.

Termino con due aneddoti. Stefano Pisani racconta che Talagrand riuscì a formalizzare matematicamente un’intuizione fisica di Giorgio Parisi che “i matematici considererebbero una stregoneria”: non ho nessun dubbio su questa frase di Talagrand, sapendo come i fisici mettano sotto il tappeto qualunque cosa se il loro “senso fisico” dice che stanno facendo una cosa giusta. Se poi andate sul suo sito, oltre a trovare una sezione dove seguendo un’onorata tradizione matematica ha messo una taglia su alcuni problemi irrisolti, troverete la seguente frase:

If you are desperate to get my books and your library can’t afford them, try to type the words “library genesis” in a search engine. I disagree with piracy, but this site saved me many trips to the library, which unfortunately does not carry electronic versions of older books.

Come si fa a non amarlo?

(immagine ufficiale di Talagrand, Peter Badge, Typos1, dal sito del Premio Abel)