Три разных вопроса, отвечу по порядку.
Почему иррациональное. Это было доказано Ламбертом в 1768 году. Иррациональность - не физическое свойство пространства, а математический факт о природе этого числа. Грубо говоря: если бы Пи было рациональным (то есть равным p/q для каких то целых p и q), это противоречило бы фундаментальным свойствам тригонометрических функций. Доказательство не самое простое, но оно строгое.
Это свойство пространства или математики. Хороший вопрос. Пи возникает в евклидовой геометрии, которая является идеализацией. В искривленном пространстве (например, на поверхности сферы) отношение длины окружности к диаметру не равно Пи и зависит от радиуса. Так что в каком то смысле Пи - это характеристика плоского пространства, а не абсолютный физический закон.
Зачем вычислять триллионы знаков. Три причины:
Первая: проверка алгоритмов и суперкомпьютеров. Вычисление Пи до рекордного числа знаков - это стандартный бенчмарк для проверки аппаратуры и математических библиотек. Ошибка в процессоре проявится на миллиардном знаке.
Вторая: исследование случайности цифр. Математики проверяют, является ли Пи "нормальным числом" - то есть встречаются ли все цифры с одинаковой частотой. Пока доказать это не удалось.
Третья: просто потому что можем. Это человеческое. Рекорды ставятся не потому что нужно, а потому что это задача с ясным критерием победы.
Про искривленное пространство и Пи не Пи - это буквально взрыв мозга. Спасибо, такого угла я не ожидал.