數論人生

數論是一門學科,也是我的人生。有人把酒論英雄,我用數字描天下。
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Goldbach 猜想的證明

(2021-09-20 11:09:21) 下一個

哥德巴赫猜想是德國數學家Christian Goldbach在18世紀中期提出來的。它說的是,任何一個大於4的偶數都可以寫為兩個奇素數之和。命題如此簡單,以致於很多人都誤以為其證明也十分簡單,卻不曾想大錯特錯了。我的碩士導師,曾經跟一個教代數的教授開玩笑說,老王啊,我這裏有一道算術證明題,它是這樣的,。。。,你能不能幫忙證明一下?王教授爽快地答應了,說,明天告訴你答案。明天的情形可想而知。如今,差不多三百年過去了,盡管有許多人聲稱證明了這個猜想,但是沒有一個證明經得起驗證。

有人用高速計算機驗證到了幾十億,論斷都是成立的;然而,這還算不得嚴格意義上的數學證明。難道一個證明就那麽重要嗎?非也非也,隻是由於對證明的探究,讓人們加深了對素數性質的理解,導致了一些相關聯知識的發現,比如Zeta函數。一個數學命題能不能被證明,跟普通人的生活沒有一絲一毫的關係。

數學家們研究這個問題的策略是分階段進行。在二十世紀三、四十年代,蘇聯數學家證明了,充分大的奇數可以表示為三個素數之和;用的是三角和估計的辦法。在五、六十年代,中國數學家們證明了“2 + 3”、“1 + 4”、“2 + 2”、“1 + 3”等等,最終,陳景潤證明了“1 + 2”。他們用的都是“篩法”。在七十年代,華羅庚嚐試了一種初等方法,即通過二元一次不定方程的解的個數,去估計一個大偶數表示為兩個素數之和的方法數。他估計出了主項,與大數學家Hardy預測的結果一致。他的一個學生,中科院係統所的研究員那吉生,估計了一個次項。我在1985年見過那先生;他說,如果你對此感興趣,就去估計那些剩餘的項。

我對此有興趣的不是問題本身,而是想知道最底層、最深入的數學計算到底是什麽;也就是說,數學裏到底有不有“原子和”。我導出了二元一次不定方程的解數的精確計算公式,再加上三角和的估計式,還有莫比烏斯函數的部分和的精確估計,最終證明了哥德巴赫猜想。原來原子和就是最簡單方程的解數,再加上自然數的等冪和。有了這些式子,還有什麽不能計算的呢?!

由於網頁不能顯示數學公式,我這裏隻能做些口頭描述。如果哪位看客對計算細節有興趣,可與本人聯係。

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