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數(shù)學皇冠的明珠——哥得巴赫猜想

來源:網(wǎng)絡 文章作者:匿名 2009-03-27 16:58:24

  大約在250年前,德國數(shù)字家哥德巴赫發(fā)現(xiàn)了這樣一個現(xiàn)象:任何大于5的整數(shù)都可以表示為3個質數(shù)的和。他驗證了許多數(shù)字,這個結論都是正確的。但他卻找不到任何辦法從理論上徹底證明它,于是他在1742年6月7日寫信和當時在柏林科學院工作的著名數(shù)學家歐拉請教。歐拉認真地思考了這個問題。他首先逐個核對了一張長長的數(shù)字表:

  6=2+2+2=3+3

  8=2+3+3=3+5

  9=3+3+3=2+7

  10=2+3+5=5+5

  11=5+3+3

  12=5+5+2=5+7

  99=89+7+3

  100=11+17+71=97+3

  101=97+2+2

  102=97+2+3=97+5

  ……

  這張表可以無限延長,而每一次延長都使歐拉對肯定哥德巴赫的猜想增加了信心。而且他發(fā)現(xiàn)證明這個問題實際上應該分成兩部分。即證明所有大于2的偶數(shù)總能寫成2個質數(shù)之和,所有大于7的奇數(shù)總能寫成3個質數(shù)之和。當他最終堅信這一結論是真理的時候,就在6月30日復信給哥德巴赫。信中說:“任何大于2的偶數(shù)都是兩個質數(shù)的和,雖然我還不能證明它,但我確信無疑這是完全正確的定理”由于歐拉是頗負盛名的數(shù)學家、科學家,所以他的信心吸引和鼓舞無數(shù)科學家試圖證明它,但直到19世紀末也沒有取得任何進展。這一看似簡單實則困難無比的數(shù)論問題長期困擾著數(shù)學界。誰能證明它誰就登上了數(shù)學王國中一座高聳奇異的山峰。因此有人把它比作“數(shù)學皇冠上的一顆明珠”。

  實際上早已有人對大量的數(shù)字進行了驗證,對偶數(shù)的驗證已達到1.3億個以上,還沒有發(fā)現(xiàn)任何反例。那么為什么還不能對這個問題下結論呢?這是因為自然數(shù)有無限多個,不論驗證了多少個數(shù),也不能說下一個數(shù)必然如此。數(shù)學的嚴密和精確對任何一個定理都要給出科學的證明。所以“哥德巴赫猜想”幾百年來一直未能變成定理,這也正是它以“猜想”身份聞名天下的原因。

  要證明這個問題有幾種不同辦法,其中之一是證明某數(shù)為兩數(shù)之和,其中第一個數(shù)的質因數(shù)不超過a個,第二數(shù)的質因數(shù)不超過b個。這個命題稱為(a+b)。最終要達到的目標是證明(a+b)為(1+1)。

  1920年,挪威數(shù)學家布朗教授用古老的篩選法證明了任何一個大于2的偶數(shù)都能表示為9個質數(shù)的乘積與另外9個質數(shù)乘積的和,即證明了(a+b)為(9+9)。

  1924年,德國數(shù)學家證明了(7+7);

  1932年,英國數(shù)學家證明了(6+6);

  1937年,蘇聯(lián)數(shù)學家維諾格拉多夫證明了充分大的奇數(shù)可以表示為3個奇質數(shù)之和,這使歐拉設想中的奇數(shù)部分有了結論,剩下的只有偶數(shù)部分的命題了。

  1938年,我國數(shù)學家華羅庚證明了幾乎所有偶數(shù)都可以表示為一個質數(shù)和另一個質數(shù)的方冪之和,即()。

  1938年到1956年,蘇聯(lián)數(shù)學家又相繼證明了(5+5),(4+4),(3+3)。

  1957年,我國數(shù)學家王元證明了(2+3);

  1962年,我國數(shù)學家潘承洞與蘇聯(lián)數(shù)學家巴爾巴恩各自獨立證明了(1+5);

  1963年,潘承洞、王元和巴爾巴恩又都證明了(1+4)。

  1965年,幾位數(shù)學家同時證明了(1+3)。

  1966年,我國青年數(shù)學家陳景潤(圖61)在對篩選法進行了重要改進之后,終于證明了(1+2)。他的證明震驚中外,被譽為“推動了群山,”并被命名為“陳氏定理”。他證明了如下的結論:任何一個充分大的偶數(shù),都可以表示成兩個數(shù)之和,其中一個數(shù)是質數(shù),別一個數(shù)或者是質數(shù),或者是兩個質數(shù)的乘積。

  現(xiàn)在的證明距離最后的結果就差一步了(圖62)。而這一步卻無比艱難。30多年過去了,還沒有能邁出這一步。許多科學家認為,要證明(1+1)以往的路走不通了,必須要創(chuàng)造新方法。當“陳氏定理”公之于眾的時候,許多業(yè)余數(shù)學愛好者也躍躍欲試,想要摘取“皇冠上的明珠”。然而科學不是兒戲,不存在任何捷徑。只有那些有深厚的科學功底,“在崎嶇小路的攀登上不畏勞苦的人,才有希望達到光輝的頂點。

  “哥德巴赫猜想“這顆明珠還在閃閃發(fā)光地向數(shù)學家們招手,她希望數(shù)學家們能夠早一天采摘到她。

 

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