本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
“令人遺憾的是，沒有名為‘陶’的著名甜點，”邁克爾·哈特爾最近在加利福尼亞州威尼斯一家陽光明媚、時尚的咖啡館告訴我。他不情願地承認，π（一個約等於3.14的常數）比陶（他引入用來取代π的數字）有這一項優勢。
除了糕點雙關語之外，哈特爾因主張陶優於其廣為人知的表親而獲得了輕微的網際網路名氣。在他2010年廣受歡迎的《陶宣言》中，受鮑勃·帕萊斯2001年論文《π是錯誤的》的啟發，哈特爾認為π（圓的周長與直徑之比）在許多公式中造成了不必要的複雜性。對於圓而言，更合適的數字是2π，或約6.28。他將這個數字命名為陶，並宣佈6月28日（6/28）為陶日。
“圓常數應該根據半徑來定義，”哈特爾在其他咖啡館顧客的喧鬧聲中告訴我。“透過選擇根據直徑定義圓常數，您引入了這個係數 2。”
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全面披露：π 是我最喜歡的數字，也是我最擅長寫作的數字（例如，在 CNN 工作時，在2009 年、2010 年、2011 年、2012 年、2013 年和2014 年）。要消除 π 的使用，威廉·瓊斯在 1706 年首次將其作為符號引入其當前含義，這將顛覆 300 多年的數學符號。但我尊重哈特爾對陶的深入思考以及它所帶來的好處。例如：四分之一圓是“陶/4”弧度，而不是目前的“π/2”弧度，這可以被看作是一種更簡單、更優雅的方式來定義圓的各個部分。（冗長的宣言有更深入的關於陶的討論，並且還有一個《π 宣言》反駁。）
哈特爾選擇陶來表示2π，因為它很好地與希臘語單詞“tornos”（意思是“轉動”）聯絡在一起，“看起來像一個單腿的π”。但他並不是第一個用字母陶來代表有影響力的想法的人。自從我第一次閱讀該宣言以來，我注意到這個希臘字母出現在幾個不相關但具有開創性的科學發現中，以及工程師今天常用的公式中。事實上，陶的色彩斑斕的線索構成了尖端科學探究的錯綜複雜的結構。
Tau 蛋白
1975 年，馬克·基爾施納對微管感興趣，微管是幫助細胞構成結構的微小管狀物。在探索豬腦細胞中的這些小結構時，基爾施納和他在普林斯頓大學的研究生分離出了一種以前沒有人描述過的蛋白質。他的學生默裡·溫加滕領導了發現論文，但基爾施納為其選擇了名稱：陶。
研究人員意識到，這種蛋白質的作用就像一種膠水，將微管（其構建塊是另一種名為微管蛋白的蛋白質）粘合在一起。但在 1975 年，他們並不知道對神經學的影響。其他科學家後來發現，由陶組成的聚合物形成神經原纖維纏結，這些結構存在於阿爾茨海默病、額葉痴呆和其他神經退行性疾病患者的腦細胞中。與這些纏結相關的疾病集合現在被稱為“tauopathies”。
探索陶在這些疾病中的作用的興趣激增。它現在是識別阿爾茨海默病病理學的兩個最重要的生物標誌物之一，許多研究人員希望它也能成為治療的線索。
現在在哈佛大學的基爾施納被多次問及他起名的原因。
“我一直在尋找能讓人聯想到微管蛋白的東西——所以，T 的希臘字母——我想要一個不預先假定我當時確切理解其工作原理的名稱，”他說。雖然我們現在對陶的瞭解比 42 年前多得多，但我們仍然不瞭解所有情況——所以，“這個名字似乎讓人想起一些神秘感是沒問題的，”他說。
Tau 輕子
與基爾施納小組發表他們的陶蛋白髮現的同一年，即 1975 年，斯坦福直線加速器中心（現稱為 SLAC 國家加速器實驗室）的研究人員，在一個由已故物理學家馬丁·珀爾領導的小組中，也在自己開創性的發現的道路上。巧合的是，它被稱為陶輕子。
“現在陶蛋白可能比陶輕子更有名，儘管我敢肯定，在很多年裡情況恰恰相反，”基爾施納說。記錄在案的是，正是陶輕子為珀爾贏得了 1995 年的諾貝爾物理學獎。
輕子是一種基本粒子，它不感受到強力，強力是使質子和中子聚集在原子核中的相互作用。電子（圍繞原子核旋轉的帶負電粒子）也許是最著名的輕子。到 20 世紀 70 年代，科學家們還另外確定了帶電輕子，稱為μ子，以及稱為電子中微子和μ中微子的中性輕子。
然後，在 SLAC，出現了新輕子的跡象。它的質量比電子大 3,500 多倍，並且在大約 10-13 秒內衰變。哈佛大學現任物理學教授加里·J·費爾德曼在1993 年寫道，最初該團隊稱其為 U 粒子，其中 U 代表“未知”。但一旦他們弄清楚它是一個重輕子，費爾德曼提醒珀爾它應該有一個真正的名字。
“每個人都覺得應該使用小寫的希臘字母，類似於 µ，”費爾德曼寫道，指的是μ子。“問題是大多數好的希臘字母已經被使用了。”
該小組最終將他們的搜尋範圍縮小到 lambda 和 tau。Lambda 從未被用作特定粒子的名稱。但陶可以代表“氚”，希臘語中“第三”的意思，反映了該粒子作為第三種帶電輕子的地位。不利的是：陶之前曾被用作一種名為卡介子的粒子的特定衰變名稱的一部分。當科學家問他們的秘書哪個更美觀時，她選擇了陶。“我記得這是導致我們採用陶作為名稱的最後證據，”費爾德曼寫道。然後，珀爾在 1977 年在法國阿爾卑斯山舉行的物理學會議上介紹了這個名字，並從此沿用至今。
然而，故事並沒有結束，因為物理學充滿了對稱性。物理學的標準模型預測每個帶電輕子都有一箇中性對應物：如果不存在陶中微子，那麼陶輕子就不可能存在。2000 年，由拜倫·倫德伯格領導的費米實驗室的一個小組使用 Tevatron 加速器找到了這個難以捉摸的粒子。將質子撞擊到一塊鎢上產生了 100 萬億個中微子，其中只有 9 個是陶中微子（雖然沒有名為陶的糕點，但陶中微子是在一項名為直接觀測 ν 陶的實驗中發現的——又名 DONUT）。
就他而言，倫德伯格並沒有過多考慮名稱陶——如果陶是從帶有希臘字母的飛鏢盤上選出來的，對他來說都一樣。他說：“在我們的行業中，粒子有很多名稱……你只是稱呼它是什麼。”
其他用途
字母陶在物理學中還有許多其他用途。需要區分觀察者測量的“座標時間”的時間的方程，使用陶來表示相對於移動物體測量的透過時間的運動，稱為“固有時”。固有時獨立於靜止旁觀者的時鐘。愛因斯坦在他 1905 年的狹義相對論論文中使用字母陶，描述瞭如果一個時鐘以光速的可觀部分移動然後再返回，那麼兩個同步的時鐘應該顯示不同的時間。在這種情況下，陶將是旅行時鐘減速的時間。
在某些情況下，陶也用於表示黃金比例，定義為 1 + 5 的平方根的一半。這個數字約為 1.618，已經出現在藝術和自然界的各個地方，包括在定義鸚鵡螺殼的形狀和葉子或花瓣呈螺旋形式的植物時。根據Wolfram MathWorld，陶的用法來自希臘語單詞“tome”，意思是“切割”。但同一數字更常見的希臘字母是 phi，是為了紀念在許多作品中使用了黃金比例的希臘雕塑家菲狄亞斯。
引入稱為陶的數字的最大沖突可能是，在工程學中，陶也代表“扭矩”，一種旋轉力。扭矩涉及圓周運動，這必須涉及圓常數，因此如果每個 2π 也被陶取代，這些公式會變得更加複雜。但擁有理論物理學博士學位的哈特爾毫不費力地列舉了幾個例子，其中同一個字母在同一個方程式中代表兩個不同的事物。
“我認為人們低估了物理學家、工程師和數學家在處理這種符號歧義方面的能力，”哈特爾說。
陶作為 2π
陶作為周長與半徑之比，在極客界存在的時間遠沒有其他更正式的希臘字母用法那麼長（還有其他用法，如天倉五和所有其他名稱中包含陶的恆星）。到目前為止，美國數學會還沒有改變其虔誠的π方式，π仍然是專業人士和學生在進行涉及圓的計算時主要使用的常數。哈特爾非常認真地進行陶講座，並用年度“陶的狀況”更新他的網站。但他無意讓陶倡導成為一份全職工作，也不希望它成為他唯一的遺產（他是Learn Enough to Be Dangerous的創始人，也是 Ruby on Rails 教程的作者）。
儘管如此，tau 的運動還是引發了實實在在的興趣。麻省理工學院現在宣佈在圓周率日 (3/14) 的 Tau 時間 (6:28) 公佈錄取決定，並且出現了一種名為“青檸 Tau”的啤酒。流行的網路漫畫 XKCD 和 週六早晨早餐麥片 都以 tau 為主題。如果你在谷歌中輸入“tau/2”，你會得到一個計算器，給出正確的答案：“3.14159265359”。
與科學中的 tau 不同，哈特爾最終認為數字 tau 是一種社會破解。他說，它利用了人類天生想要勝過他人並在等級制度中上升的慾望。一篇關於數學的“宣言”，長達 8000 多字，攻擊了一個與 3 月 14 日美味佳餚相關的受人喜愛的數字，這為極客們互相炫耀提供了充足的彈藥。
“我敢肯定，如果我沒有把這些成分融入蛋糕裡，它就不會那麼受歡迎……”
“……或者派！”我們異口同聲地說。