若黎曼猜想被證明,區塊鏈會受影響嗎?

2021-01-21 騰訊網

「黎曼猜想是否被證明,都與區塊鏈無關」

據新華社報導,9 月 24 日,在德國海德堡舉行的第 6 屆海德堡國際數學與計算機科學獲獎者論壇上,現年 89 歲的英國著名數學家、阿貝爾獎和菲爾茲獎得主麥可·阿提亞,提出了證明黎曼猜想的「簡單思路」,並稱沿著該思路可以證明黎曼猜想。

阿提亞提出的這個新思路,是基於對物理學中一個重要的無量綱數——精細結構常數的推演,推演過程結合了馮·諾依曼等科學家的早前理論,還引入了一個新的所謂TODD函數,該函數被視作證明黎曼猜想的核心。不過,阿提亞的證明思路仍有待同行評議。

對於黎曼猜想與區塊鏈的關係,此前有媒體稱,「黎曼猜想被證明,基於 RSA 的區塊鏈項目都將湮滅!」 那麼,黎曼猜想與區塊鏈究竟有什麼關係?若黎曼猜想被證明,對現實世界有什麼影響?對區塊鏈有什麼影響?

黎曼猜想

首先,我們來看下黎曼猜想是什麼。

黎曼猜想是世界七大數學難題之一,由德國數學家伯恩哈德·黎曼於1859年提出。黎曼猜想(RH)是關於黎曼ζ函數 ζ(s)的零點分布的猜想。

若黎曼猜想被證明,區塊鏈會受影響嗎?

更通俗的數學表達式如下:

ζ(s)= 1 + 1 / 2^s+ 1 / 3^s+ 1 / 4^s+……=0 的所有非平凡解都在直線 x=1/2上。

也即這個猜想是:黎曼函數ζ(s)的全部非平凡零點,全部位於實部為 1/2 的一條直線上。

這裡的平凡零點是某個三角 sin 函數的周期零點;非平凡零點是 Zeta 函數自身的零點。

那麼黎曼猜想和質數(又叫素數)的分布又有什麼關係呢?讓我們來看它另一個變形公式:

若黎曼猜想被證明,區塊鏈會受影響嗎?公式中的 P 為素數,又稱為質數。結合方程與根的關係,這就意味著,這個公式蘊涵著有關素數分布的重要信息。也就是說,該猜想假設了質數分布的規律是「隨機而均勻的」,與非平凡零點密切相關。

質數在密碼學的應用

那麼,為什麼要證明質數的分布規律呢?質數如何影響到現實中的應用呢?

質數,在自然數中的分布問題在純數學和應用數學上都極其重要。

質數指那些只能被 1 和自己整除的整數,而每個整數都能表示成有限個質數的乘積,因此質數可以看做是自然數體系的原子。

在自然數中,越往後,質數的尋找就越難。雖然黎曼猜想假設了質數分布的規律是「隨機而均勻的」,但到目前為止也未有人將這一猜想證明。 目前,關於證明這一猜想的最新成果,是一法國團隊用計算機,將黎曼猜想推導到 Zeta 函數前十萬億個非平凡零點,均符合了黎曼猜想,無一反例。

於是,數學家將質數的這一特點應用在密碼學上。因為人們還沒發現質數的規律,以它作密鑰進行加密的話,破解者必須要進行大量運算,即使用最快的電子計算機,也會因求素數的過程時間太長而失去了破解的意義。

現在普遍使用於各大銀行的是 RSA 公鑰加密算法,基於一個十分簡單的素數事實:將兩個大質數相乘十分容易,但是想要對其乘積進行因式分解卻極其困難,因此可以將乘積公開作為加密密鑰。

黎曼猜想若被證明,對現實世界的影響?

雖然這次黎曼猜想並未被完全證明,阿提亞只是提供了一個證明的思路,但若之後被證明,對現實世界會有影響嗎?

中國科學技術大學數學系教授歐陽表示,

除非阿提亞證明黎曼猜想不成立,或者提出質數的新規律,否則不會對現實應用產生太大的衝擊。

數學是在理論上追求完美,但在現實應用中,很多理論極限上的情況並不會發生。

數論在密碼上的應用,包括信息安全和網絡空間安全,乃至量子計算,出現的情況都是有限情形(目前使用的質數不超過 150 位數)。黎曼猜想可能的反例出現的範圍已經遠遠超出實際應用中數的範圍。

黎曼猜想與區塊鏈之間有什麼關係?

密碼學的難題有哪些?基於公鑰密碼體制的經典研究難題,主要有三類:

(1)大整數的質數分解問題(RSA 加密算法屬於這個領域);

(2)橢圓曲線上的離散對數問題(ECDLP)等(橢圓曲線加密算法屬於這個領域);

(3)有限域上的離散對數問題(DLP);

而區塊鏈項目的加密算法,幾乎都是橢圓曲線加密算法,而並未使用 RSA 加密算法。

北京歐鏈科技有限公司 CTO 宋承根表示,

黎曼猜想是否被證明,都與區塊鏈無關。在區塊鏈中,使用最多的是基於橢圓曲線的相關算法,並不直接與質數相關。橢圓曲線與黎曼猜想或者證明黎曼猜想的工具之間有什麼聯繫,還需拭目以待。

主要參考資料:

危險的「黎曼猜想」

黎曼猜想即將解開?這個「純數學領域最重要的問題之一」,一篇文章講清楚

黎曼猜想證明現場:3分鐘核心講解、提問陷沉默,同行不予置評 | 全程視頻+PPT

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