哥德巴赫猜想,是數(shù)論里的一個未解之謎。
】公元1742年6月7日哥德巴赫寫信給當(dāng)時的大數(shù)學(xué)家歐拉,提出了以下的猜想:“任何不小于4的整數(shù)都可以表示成兩個或兩個以上的素數(shù)之和”(與現(xiàn)今表達(dá)有出入,原因是哥德巴赫認(rèn)為1也是素數(shù),參見書信復(fù)印件的圖示)。
現(xiàn)今的表達(dá)方式有
任何一個大于2的偶數(shù),都可以表示成兩個素數(shù)之和。(A) (例: 4 = 2 + 2)
任何一個不小于9的奇數(shù),都可以表示成三個奇素數(shù)之和。(B) (例: 9 = 3 + 3 + 3)
任何一個大于5的奇數(shù)(偶數(shù)亦可),都可以表示成三個素數(shù)之和。(C) (例: 7 = 2 + 2 + 3 ;6 = 2 + 2 + 2)
其中,猜想A是歐拉在回信中使用的表達(dá),被稱為二重哥德巴赫猜想或強(qiáng)猜想,猜想B與猜想C被稱為三重歌德巴赫猜想或弱猜想。通過初等的代數(shù)變換,可以知道A是B與C的充分條件,即若A正確即可推出B以及C正確。
關(guān)于該猜想最初的突破來自俄國的維諾格拉多夫,他用圓法和指數(shù)和估計無條件地證明了猜想B是正確的。他證明了每一個充分大的奇數(shù)都可以表示成三個奇素數(shù)的和。這里,充分大的下限可表示為大約10的400次方。于是關(guān)于猜想B的證明便歸結(jié)為驗(yàn)證小于該數(shù)的每一個奇數(shù)。
1966年,陳景潤證明了“1 + 2”,也就是:“任何一個足夠大的偶數(shù),都可以表示為一個素數(shù)及一個不超過二個素數(shù)的乘積之和”。
試圖證明
就像許多著名的數(shù)學(xué)未解問題,對哥德巴赫猜想有不少宣稱的證明,但都未為數(shù)學(xué)界所接受。
因?yàn)楦绲掳秃詹孪肴菀诪樾型馊死斫猓@一直是偽數(shù)學(xué)家一個很普遍的目標(biāo)。他們試圖證明它,或有時試圖反證它,使用的僅是高中數(shù)學(xué)。它和四色定理和費(fèi)馬最后定理遭遇相同,后兩問題都易于敘述,但其證明則非一般地繁復(fù)。
像哥德巴赫猜想這類問題,不能排除以簡單方法解決的可能,但以專業(yè)數(shù)學(xué)家對這類問題所花費(fèi)的大量精力,第一個證明并不可能容易得出。
從6=3+3、8=3+5、10=5+5、……、100=3+97=11+89=17+83、……這些具體的例子中,可以看出哥德巴赫猜想都是成立的。有人甚至逐一驗(yàn)證了3300萬以內(nèi)的所有偶數(shù),竟然沒有一個不符合哥德巴赫猜想的。20世紀(jì),隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)學(xué)家們發(fā)現(xiàn)哥德巴赫猜想對于更大的數(shù)依然成立。可是自然數(shù)是無限的,誰知道會不會在某一個足夠大的偶數(shù)上,突然出現(xiàn)哥德巴赫猜想的反例呢?于是人們逐步改變了探究問題的方式。
1900年,20世紀(jì)最偉大的數(shù)學(xué)家希爾伯特,在國際數(shù)學(xué)家大會上把“哥德巴赫猜想”列為23個數(shù)學(xué)難題之一。此后,20世紀(jì)的數(shù)學(xué)家們在世界范圍內(nèi)“聯(lián)手”進(jìn)攻“哥德巴赫猜想”堡壘,終于取得了輝煌的成果。
20世紀(jì)的數(shù)學(xué)家們研究哥德巴赫猜想所采用的主要方法,是篩法、圓法、密率法和三角和法等等高深的數(shù)學(xué)方法。解決這個猜想的思路,就像“縮小包圍圈”一樣,逐步逼近最后的結(jié)果。
1920年,挪威數(shù)學(xué)家布朗證明了定理“9+9”,由此劃定了進(jìn)攻“哥德巴赫猜想”的“大包圍圈”。這個“9+9”是怎么回事呢?所謂“9+9”,翻譯成數(shù)學(xué)語言就是:“任何一個足夠大的偶數(shù),都可以表示成其它兩個數(shù)之和,而這兩個數(shù)中的每個數(shù),都是9個奇質(zhì)數(shù)之乘積。” 從這個“9+9”開始,全世界的數(shù)學(xué)家集中力量“縮小包圍圈”,當(dāng)然最后的目標(biāo)就是“1+1”了。
1924年,德國數(shù)學(xué)家雷德馬赫證明了定理“7+7”。很快,“6+6”、“5+5”、“4+4”和“3+3”逐一被攻陷。1957年,中國數(shù)學(xué)家王元證明了“2+3”。1962年,中國數(shù)學(xué)家潘承洞證明了“1+5”,同年又和王元合作證明了“1+4”。1965年,蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家證明了“1+3”。
1966年,中國數(shù)學(xué)家陳景潤攻克了“1+2”,也就是:“任何一個足夠大的偶數(shù),都可以表示成兩個數(shù)之和,而這兩個數(shù)中的一個就是奇質(zhì)數(shù),另一個則是兩個奇質(zhì)數(shù)的乘積。”這個定理被世界數(shù)學(xué)界稱為“陳氏定理”。
由于陳景潤的貢獻(xiàn),人類距離哥德巴赫猜想的最后結(jié)果“1+1”僅有一步之遙了。但為了實(shí)現(xiàn)這最后的一步,也許還要?dú)v經(jīng)一個漫長的探索過程。有許多數(shù)學(xué)家認(rèn)為,要想證明“1+1”,必須通過創(chuàng)造新的數(shù)學(xué)方法,以往的路很可能都是走不通的。
民間數(shù)學(xué)愛好者的嘗試
有很多非專業(yè)數(shù)學(xué)愛好者試圖證明這個猜想,但是這些證明往往被看作民間“猜想”愛好者不自量力的舉動。專業(yè)數(shù)學(xué)研究者認(rèn)為證明這一猜想需要深刻的數(shù)論理論知識,然而幾乎所有的民間數(shù)學(xué)愛好者的“證明”使用的數(shù)學(xué)工具往往僅僅是初等數(shù)學(xué)或者微積分。對此專業(yè)人士認(rèn)為,依*這些簡單的數(shù)學(xué)工具是無法證明哥德巴赫猜想的,并且因此而希望民間愛好者停止嘗試。
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