这道折磨了数学家159年的难题,终于要被解开了?

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这两天,小鱼的朋友圈,罕见地被一条与「数学」有关的新闻给刷屏了。


被誉为本世纪最伟大数学家之一,曾是菲尔兹奖和阿贝尔奖获得者的数学家迈克尔-阿蒂亚,在2018海德堡获奖者论坛上,展示了他对「黎曼猜想」的证明结果。


虽然在知名度上,黎曼猜想不及费尔马猜想和哥德巴赫猜想,但它在数学上的重要性,却要远远超过后两者,是当今数学界最重要的数学难题。


当今数学文献中,已有超过一千条数学命题,以黎曼猜想或其推广形式的成立为前提。科普作家、《黎曼猜想漫谈》作者卢昌海表示:


黎曼猜想及其推广形式一旦被证明,数学中将史无前例地于「一夜间」新增 1000 多条定理,这将对数学的面貌产生非同小可的影响。


所有直接间接用到那些命题的领域,也将程度不等地受到影响。


或许,我们的生活也将会受到很大的影响——这不,那些数学系的,可能要多学 1000多条定理了~


So,黎曼猜想到底是个什么东东?


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数学界的终极奥义


听说数学家们有个笑话:怎样用世界上最难的方法挣到 100 万美元?

答:去证明黎曼猜想吧!


这是因为在2000年,美国克雷数学研究所,将黎曼猜想列为千禧年七大数学难题之一,成功解决其中任何一个难题,都将获得 100 万美元奖金。


1859年,德国数学家波恩哈德-黎曼,在一篇名为《论小于给定数值的素数个数》的论文中提出了黎曼猜想。猜想的什么呢?

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一个找质数的办法。


质数,我们小学五年级就学过了:一个大于 1 的自然数,除了 1 和它自身外,不能整除其他自然数的数叫做质数。

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每个自然数都可以表示成质数因子的乘积,质数构成了正整数的基本元素。不客气的说,质数的地位相当于生命世界里的 DNA。


DNA的重要性不言而喻,故寻找大质数、探寻质数分布的规律,一直是数学界关注的问题。


然而,大家关注归关注,却怎么都找不出这个恼人的规律,直到黎曼那篇论文的出现——黎曼发现,质数在自然数中的分布并不是毫无规律可循,而是其分布与黎曼ζ函数紧密相关。

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发现了规律,问题又来了,怎么去证明?能证明还是证伪?什么时候才能证明?就这样,黎曼猜想折腾了数学家超过一个半世纪。


据说德国数学家希尔伯特曾被问,如果他能在 500 年后重返人间,最想问的问题是什么?希尔伯特回答:黎曼猜想是否已被解决?


美国数学家蒙哥马利也说,如果有魔鬼答应让数学家们用自己的灵魂,来换取一个数学命题的证明,多数数学家想要换取的,将会是黎曼猜想的证明。


他们若是读过陆游的诗,兴许会跟子女说:黎曼若有证明日,家祭无忘告乃翁。


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备受质疑的证明


黎曼猜想固然难的变态,但这次出手的也并非常人。


现年 89岁阿蒂亚,除开篇说的两大奖项外,他的头衔还有:伦敦皇家学会前主席、爱丁堡皇家学会前主席、剑桥大学三一学院前院长,还被受封为爵士。

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然而,这么一位德高望重的「数学界前辈」,却在此次事件中,受到同行的大量负面评论。


早在演讲开始前数天,阿蒂亚放在网上的预印本(根据数学学科发表论文的惯例,数学家在正式出版前都会提前公布预印本,先接受同行的检查,同时宣告这个成果的归属),便受到了广泛质疑。

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数学英语双重暴击


究其原因,一方面,每隔几年,都会有人宣称证明了黎曼猜想,但结果都失败了;另一方面,年近九旬的阿蒂亚这几年战绩并不理想。


两年前,他宣称解决了一个有 60 年历史的数学难题,结果被普遍视为错误;一年前,他宣称将一个长达 255 页的著名数学定理的证明,简化成 12 页,结果没能经受同行评议。


此外,这份预印本只有短短的五页纸!其中证明的只有 15行——要知道当年 Wiles 证明费马猜想的论文,可是写了100 多页。


很快,有专业人士指出,阿蒂亚在第二节定义的 TODD 函数不靠谱,而这恰恰是证明的关键所在。

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所以,虽然演讲才过去一天,但很多同行已基本断定,这次阿蒂亚并未能带来真正的惊喜。


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老骥伏枥,志在千里


不过无论如何,阿蒂亚的勇气还是令人钦佩的。


作为一个功成名就的数学家,他本可以躺在功劳簿上好好享受,做这种挑战对他来说失败了风险极大,甚至会折损其个人荣誉,落得晚节不保。


蒂亚自己也说了:证明黎曼猜想,你会名声大噪。但如果你已经出名了, 你就会冒着沦落声名狼藉下场的危险。

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况且,对黎曼猜想的证明,涉及了关于代数几何、代数数论及代数拓扑等多学科的审视,即使此次证明失败,阿蒂亚思考过程本身,也在推动这些分支学科进行更深入的交叉。


正是有着这些数学家们孜孜不倦的探索,正是有了一次又一次的失败,数论研究才能一步一步深入下去。


就让我们拭目以待,黎曼猜想真正被证明的那一天。


看到数学就头疼的

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