教師節特輯:陳景潤與他的哥德巴赫猜想「1+2」

2021-01-18 新東方英語

哥德巴赫猜想是世界近代三大數學難題之一。


它是由德國著名數學家克裡斯蒂安·哥德巴赫(Goldbach C)在1742年提出的,即任一大於2的整數都可寫成三個質數之和。


而當今數學界約定1既不是質數也不是合數,所以最初的猜想就變成了以下這樣的陳述:任一大於5的整數都可寫成兩個質數之和。

即n>5:

當n為偶數時,n=2+(n-2),n-2也是偶數,可以分解為兩個質數的和;

當n為奇數時,n=3+(n-3),n-3也是偶數,可以分解為兩個質數的和。


哥德巴赫當時提出這個猜想之後,自己卻不能證明它。於是寫信請教當時世界著名的大數學家歐拉,請他證明。但歐拉用了畢生的精力也沒有證明出來。他雖然沒有證明出來,但他從原命題中得到了一個等價命題,即任一大於2的偶數都可寫成兩個質數之和。我們現在常見的猜想陳述就是歐拉這個版本。


 

1770年,英國數學家愛德華·華林(Waring Edward)首先將它公之於眾,於是變成了數學界的一場革命。

 

數學界統一把命題"任一充分大的偶數都可以表示成為一個素因子個數不超過a個的數與另一個素因子不超過b個的數之和"記作"a+b"。而哥德巴赫猜想的最終結論就是證明出「1+1」。

 

後來世界各國的數學家對此猜想做出了逐步推進:

1920年,挪威的布朗證明了「9+9」。

1924年,德國的拉特馬赫證明了「7+7」。

1932年,英國的埃斯特曼證明了「6+6」。

1937年,義大利的蕾西先後證明了「5+7」,「4+9」,「3+15」和「2+366」。

1938年,蘇聯的布赫夕太勃證明了「5+5」。

1940年,蘇聯的布赫夕太勃證明了「4+4」。

1956年,中國的王元證明了「3+4」。後來又證明了「3+3」和「2+3」。

1948年,匈牙利的瑞尼證明了「1+ c」,其中c是一很大的自然數。

1962年,中國的潘承洞和蘇聯的巴爾巴恩證明了「1+5」,中國的王元證明了「1+4」。

1965年,蘇聯的布赫 夕太勃和小維諾格拉多夫,及義大利的朋比利證明了「1+3」。

1966年,中國的陳景潤證明了「1+2」。


陳景潤十年間寒暑不斷,對哥達巴赫猜想的證明做出了舉世矚目的成就。那麼這樣一個數學家到底靠什麼取得這樣的成就的?他經歷過什麼呢,他的身上又有什麼樣的精神呢?


陳景潤1933年生於福建,父親是郵政分局的局長,忙忙碌碌,母親是一個地道的農村婦女,生了12個孩子,只活下來6個。


陳景潤是家裡的老三,上面有哥哥姐姐,下面有弟弟妹妹,童年時代的他並沒有得到父母多少的關愛,加上當時的動蕩時局,戰亂紛飛,陳景潤逐漸形成了內向孤僻的性格。


上小學的時候,別的孩子欺負他,他不知道還擊,卻也從不討饒,結果這樣的欺負就變得更厲害了。他對身邊的事物充滿恐懼,沒有興趣,但唯獨喜歡數學。在他的世界裡,只要演算數學就能使他快樂,因而這佔去了他大部分的時間。

 


後來上了初中,身邊的人依舊不喜歡他,他總是在人群中顯得格格不入。生活中除了數學再沒有什麼能讓他開心了。初中畢業後,他去了英華書院讀高中,那裡有位老師,經常在數學課上給學生講有關數學的趣事,當他說到哥德巴赫猜想經過了多少年都沒有人得到證明時,底下的學生都互相討論起來,唯獨陳景潤顯得很平靜。

 

這位老師曾是國立清華大學的航空系主任,後任北京航空學院副院長、全國航空學會理事長,他的名字叫沈元。沈老師說:自然科學的皇后是數學,數學的皇冠是數論,哥德巴赫猜想則是皇冠上的明珠。

 

沈老師的話就這樣在一個學生的心裡埋下了一顆亟待綻放的種子。

 


高三那年,陳景潤沒錢交學費,被迫輟學。在家自學了一年後報考廈門大學,被順利錄取。大學期間,他沉迷在自己的數學世界裡,被同學誤解他不關心政治,冷落他、嘲笑他。但陳景潤就是這樣一個人,他就是為數學而生的。

 

大學畢業後,他被分配到北京市第四中學任教,但不善於表達的他無法勝任老師這個崗位。因為口齒不清,難以表達清楚,本該講出來的卻講不出來,只好寫在黑板上,可寫著寫著,黑板上的字越來越多了,底下學生們的嘲笑聲也越來越多了。同事為了照顧他的工作,便把批改作業的工作交給他,上課則由其他老師完成。


陳景潤總是很認真地對待數學,對待學生。他在作業本上給那個嘲笑他不會說話、說他是「啞巴」的學生寫了很長的評語,教導他如何學習數學。那個學生也終於認識到不該嘲笑老師,也終於知道應該怎樣去學習。

 

陳景潤本來就不會照顧自己身體,加上讓自己為難的數學課,積憂成疾,在這期間他得了肺結核和腹膜結核症,不得不回家養病。


 

後來,廈門大學的校長王亞南,得知陳景潤回家後的窘境,讓他回到廈門大學,安排了一個圖書管理員的工作,但不讓他幹活,只讓他專心搞數學研究。在著名作家徐遲的報告文學《哥德巴赫猜想》中對此有過描述,他說王亞南才是一個真正懂得人的價值的經濟學家。

 

在廈門大學這期間,對陳景潤來說簡直是如魚得水,他很快寫出了數論相關的專題文章,並且寄到中國科學數學研究所,就是1956年陳景潤發表的《塔內問題》。中國科學數學研究所的華羅庚馬上就看到陳景潤的非凡才華,並把陳景潤調到了研究所當了實習研究員。

 

1957年,當時著名的數學家熊慶來、華羅庚、張宗燧、閔嗣鶴,還有一些後起之秀陸啟鏗、萬哲先、王元等入北京大學求學,還有陳景潤的加入,在解析數論、代數數論、涵數論、泛涵分析、幾何拓撲學等領域可謂是人才濟濟。華羅庚對研究所的人員重新部署,並一步步向哥德巴赫猜想的證明挺進!

 

1965年,蘇聯的布赫斯塔勃、維諾格拉多夫及義大利的朋比利證明了「1+3」,只剩「1+2」和「1+1」了——科研成果仿佛在不同的地點進行賽跑。


也就在這一年,陳景潤在對篩法作了新的重要改進後,證明了「1+2」,即他證明了任何一個充分大的偶數,都可以表示為兩個數之和,其中一個是素數,另一個或為素數,或為兩個素數的乘積。這個定理後來被國際數學界被稱為「陳氏定理」。


1966年6月《表達偶數為一個素數及一個不超過兩個素數的乘積之和》,即「1+2」,在科學通報上發表,這項成果也成為了哥德巴赫猜想研究上的裡程碑。

 

當時的論文厚達二百多頁,陳景潤拿著論文去請教閔嗣鶴老師,閔嗣鶴老師給他細心地閱讀了論文原稿,反覆檢查和核對之後,肯定了他的證明是正確的。他給陳景潤說,去年人家證明「1+3」是用了大型的、高速的電子計算機,而你證明「1+2」卻完全靠你自己運算,難怪論文寫得長了,太長了,建議他加以簡化。

 

「文化大革命」發生之後,陳景潤的研究工作屢屢收到阻礙,他被當做白專典型被抓去掃廁所,眼睜睜的看著「1+2」的手稿被造反派撕毀,被疾病和疲憊折磨的陳景潤再也無力支撐自己的身體和精神了,他萬念俱灰,跳樓自殺了。幸運的是,被幾根電線遮擋,活了下來。被救活後,陳景潤在新上任的梁書記的鼓勵下,用三年的時間完成了「1+2」的簡化稿。

 


1973年他在《中國科學》發表了「1+2」的詳細證明並改進了1966年宣布的數值結果,立即在國際數學界引起了轟動,被公認為是對哥德巴赫猜想研究的重大貢獻,是篩法理論的光輝頂點。

 

1978年,徐遲的報告文學《哥德巴赫猜想》發表在了《人民日報》上。陳景潤這個名字一下子眾人皆知了。與此同時,也收到了很多女孩的求婚信,但陳景潤卻不為所動。


直到1978年9月,陳景潤因病再次住進309醫院,遇到了當時在那裡進修的由昆。這個心中只有數學、對於愛情有些木訥的數學家突然面對眼前這位護士,話也多了,人也開朗了。他還主動問由昆家是哪兒的,慢慢地兩人就聊了起來。

 

有一天由昆來值班查房,陳景潤就問她愛人在哪裡?由昆說沒有愛人。陳景潤又問她有沒有男朋友,她說沒有。有一次由昆在醫院的樓頂曬衣服的時候,陳景潤上來曬太陽,見她會對著廣播學英語,於是對她說:「我們能一起學英語嗎?」陳景潤是大數學家,因為要查文獻,他的英語早已學的很好了,不光英語,俄語、德語等有七八種語言他都會。於是兩個人就開始一起學習英語。由昆說今後可以向陳景潤請教英語,陳景潤只是很隨和地點點頭。

 

有一天,陳景潤對由昆說:「如果我們能生活在一起就好了。」由昆為了打消陳景潤的念頭,故意把自己的缺點都說出來,希望能「嚇退」他。她說:「我有很多缺點,女人會的事情我都不會。我不會做飯,不會做衣服,脾氣還不好。」

 

陳景潤卻很平靜地說:「沒關係,不會做飯我們可以吃食堂。不會做衣服的話,你可以穿軍裝,我隨便穿一點,你剩下的軍裝我也可以穿,我很喜歡穿軍裝的。脾氣不好也沒關係,我年紀比你大,我不急的,都會讓著你,我們不會吵架的。」最後他又說:「我知道我們在一塊對你不公平,但是我想過了,不跟你在一起的話,我就一輩子不結婚了。」

 

由昆對陳景潤的話以及那份真摯的感情感動了,接受了陳景潤的感情,兩年後結為伉儷。


 

此後數年兩人過著幸福美滿的生活,直到1984年,有一次陳景潤在過馬路的時候被自行車撞到,後腦著地,造成重傷。不久,又誘發了帕金森症候群,直到1996年去世,這12年多半時間都是在醫院度過的,而他的妻子由昆不光照顧著兒子,還無微不至地照顧著他。

 

年輕時候的陳景潤受過太多的折磨和苦痛,但晚年可以說是幸福的。陳景潤逝世後,由昆說先生有最遺憾的兩件事:一是沒能看著兒子長大成人,而是沒有完成「1+1」。

 

一個數學家的生命就這樣結束了。那一刻,仿佛世界上所有的筆都停止了運算。


相關焦點

  • 國士無雙 | 「1+2」——陳景潤與哥德巴赫猜想
    1965年稱自己已經證明(1+2),由師兄王元審查後於1966年6月在科學通報上發表。1966年發表《表達偶數為一個素數及一個不超過兩個素數的乘積之和》(簡稱「1+2」),成為哥德巴赫猜想研究上的裡程碑。
  • 陳景潤要證明的哥德巴赫猜想是1+1=2嗎?
    任何一個大於2的偶數都可以表示成兩個質數之和的形式,這就是哥德巴赫猜想的歐拉表述。這一猜想至今沒有被證明,也沒有被證偽。人們難以找出質數的確切分布規律,這可能是哥德巴赫猜想難以證明或證偽的原因。這種方法也被用到了證明哥德巴赫猜想上,證明思路大體是這樣的,a個質數的乘積加上b個質數的乘積如果被證明可以表示出所有的大偶數,這樣就證明了a+b。把a和b逐漸減小,一直減小到1,就證明了任意的大偶數都可以表示成一個質數加上一個質數的形式,簡稱1+1。中國人對哥德巴赫猜想有著特殊的情結。
  • 陳景潤證明了哥德巴赫猜想中的「1+2」,難度究竟有多大?
    1742年哥德巴赫提出了這樣的一個猜想:假設1為素數,任一大於5的整數都可寫成三個質數之和。(n>5:當n為偶數,n=2+(n-2),n-2也是偶數,可以分解為兩個質數的和;當n為奇數,n=3+(n-3),n-3也是偶數,可以分解為兩個質數的和)。
  • 陳景潤和「哥德巴赫猜想」之間,僅僅是一場演講的距離
    確實,被「哥德巴赫猜想」的種子從小就種在心裡的數學家陳景潤先生就從來不會有這樣「不知道」的回答,因為在他的人生中有非常明確的目標,甚至在他少年時候,就十分清楚地知道自己想要的是什麼,以至於當他父親拿著好不容易求來的介紹信,讓他去格致中學讀書時,他卻自己闖進藏書豐富的英華中學校長的辦公室。
  • 陳景潤沒能證明出哥德巴赫猜想,他有其他哪些數學研究成果
    陳景潤最為讓人津津樂道的數學成就,是證明了哥德巴赫猜想中的「1+2」。這個成果雖然對於猜想的證明邁進了一大步,但離完全證實猜想還有很大距離。此後直到1996年去世,他都沒能完成猜想的最終證明。那麼窮其一生證明哥德巴赫猜想的陳景潤,除了「1+2」成果之外,還有其它數學成果嗎?
  • 陳景潤研究哥德巴赫猜想有何意義?
    30年前,陳景潤是國內有名的科學明星,他將哥德巴赫猜想證明到了1+2,即大偶數可以表示為一個質數與不超過兩個質數乘積之和的形式。這項成果到目前也是最接近哥德巴赫猜想最終結果1+1的證明。注意,這裡的1+1不是指1+1=2,指的是任何一個大於2的偶數都可以表示為1個質數再加1個質數的的形式。陳景潤證明出了1+2後並沒有停下來,繼續向最終目標1+1挺近,遺憾的是他投入了幾乎所有的時間也沒有完成。
  • 數學界著名的哥德巴赫猜想難道就是要證明1+1=2?
    這幾天一直有朋友在評論區或者私信我說講一講哥德巴赫猜想,那麼我們今天就來說一說哥德巴赫猜想。首先我們在這裡強調一下,哥德巴赫猜想不是證明1+1=2,不是1+1=2,不是1+1=2,重要的事情說三遍!以後出去千萬別說哥德巴赫猜想就是證明1+1=2,這實在太雷人了!1+1=2其實是定義,2就定義為1與1的和。哥德巴赫猜想說起來其實很簡單,就是證明任意一個大於2的偶數,都可以拆成兩個素數的和簡稱1+1。這裡的1+1是一個素數加另一個素數的意思。素數就是指那些只能被自己和1整除的整數,比方說5,7,11,13都是素數。
  • 陳景潤至死沒能證明哥德巴赫猜想,那他還有其他數學成果嗎?
    課後,沈老師又對陳景潤說:"你既然能夠解出'韓信點兵',將來也有機會能破解那個難題,你可要努力啊!"這番話深深地觸動了陳景潤的心,從此破解"哥德巴赫猜想"就成了陳景潤為之奮鬥的目標。該猜想是哥德巴赫曾在1742年提出的,其內容為: 任一大於2的偶數可寫成兩個質數之和。然而這也只是哥德巴赫的猜想而已,他並不能證實它。
  • 話劇《哥德巴赫猜想》講述「科學怪人」陳景潤的人生故事
    原標題:話劇《哥德巴赫猜想》講述「科學怪人」陳景潤的人生故事   新華網北京10月31日電(記者白瀛)1978年,作家徐遲的報告文學《哥德巴赫猜想》轟動一時,讓很多人認識了「科學怪人」數學家陳景潤;36年後,一部同名話劇由廈門大學師生搬上了舞臺。
  • 哥德巴赫猜想並不是證明一加一等於二,陳景潤為了它做了多少努力
    我國的數學家陳景潤,在證明哥德巴赫猜想的時候,就寫了一麻袋的草稿紙。那陳景潤成功證明出了哥德巴赫猜想嗎?並沒有,不過陳景潤在研究的過程中,得出了陳氏定理,為證明哥德巴赫猜想邁出了關鍵一步。數學家就是這樣,為了證明一個猜想能努力一輩子。著名的費馬大定理在上世紀九十年代被一位美國數學家證明,他花了將近20年的時間。
  • 哥德巴赫猜想被證明了
    前幾天,知乎上突然搞出了個爆炸性新聞:一個高中生宣稱自己證明了哥德巴赫猜想。啥是哥德巴赫猜想?我們先從差不多是所有碰到數學系的人都會問的一個問題說起:你們學數學的為什麼要證明1+1=2?這不是吃飽了撐得麼?哭笑不得。事實上,哥德巴赫猜想作為最古老的懸而未決的數學猜想之一已經在這個世界上存在了200多年。
  • 哥德巴赫猜想不是證明1+1=2!數學皇冠上的明珠究竟是什麼?
    介紹之前,小編要事先說明,哥德巴赫猜想不是要證明1+1=2,大夥平時討論這個問題時千萬不要瞎說哥德巴赫猜想是證明1+1=2。這樣說真的是太無知太雷人了,現在就連一些中小學的數學老師都會有這種錯誤認知,這真的是誤人子弟。
  • 陳景潤有沒有證明哥德巴赫猜想?1+1=2與猜想有什麼關係?
    比如這裡說的哥德巴赫猜想:一個大於6的偶數都可以表示成兩個奇素數的和。也就是1+1。就這麼簡單,我們可以不假思索毫不費力地去驗算這個命題,並且看起來都是正確的。正因為很容易讓人理解,所以傳播起來很快。我不知道是不是中國人天生就適合幹這個,中國在20世紀有過重要突破的數學領域基本上都在數論上,數論專家數不勝數,華羅庚,熊慶來,潘承洞,潘承彪,王元,陳景潤。尤其是對於哥德巴赫猜想的證明過程中,中國數學家你追我趕,好不熱鬧。當時中國數學濃烈的數論學術氣氛,也註定著哥德巴赫猜想,這個數論領域的猜想要遠遠比別的領域的數學猜想更加有名。
  • 哥德巴赫猜想有什麼應用,陳景潤研究了一輩子數學有哪些貢獻?
    哥德巴赫猜想是數論領域中的問題,數論是研究數的規律的一門數學分支。相對於數學的其他分支,目前數論在現實生活中的應用非常少,數的規律只有很少一點投入到了應用,比如大的質數可以在加密領域派上用場。而哥德巴赫猜想,更是看不到它能有什麼實際應用。
  • 陳景潤:攻克「哥德巴赫猜想」被撞傷頭部,誘發帕金森,63歲去世
    陳景潤是我國著名的數學家,是公認的天才,也是公認的「怪人」「痴人」,他被譽為「哥德巴赫猜想第一人」。當年在一間6平方米小屋裡,用了6麻袋草稿紙,他攻克了世界數學難題「哥德巴赫猜想」中的「1+2」,震驚了全世界,離摘取「哥德巴赫猜想」這顆數論皇冠上的明珠僅有一步之遙。陳景潤在解析數論的研究領域取得多項重大成果,曾獲國家自然科學獎一等獎、華羅庚數學獎、何梁何利基金獎等多項獎勵。
  • 陳景潤:攻克「哥德巴赫猜想」被撞傷頭部,誘發帕金森,63歲去世
    陳景潤是我國著名的數學家,是公認的天才,也是公認的「怪人」「痴人」,他被譽為「哥德巴赫猜想第一人」。當年在一間6平方米小屋裡,用了6麻袋草稿紙,他攻克了世界數學難題「哥德巴赫猜想」中的「1+2」,震驚了全世界,離摘取「哥德巴赫猜想」這顆數論皇冠上的明珠僅有一步之遙。
  • 簡單的1+1和世界數學難題哥德巴赫猜想到底是什麼關係?
    今天跟大家一起分享一下1+1和哥德巴赫猜想的故事。我們大家都應該聽說過,我國著名的數學家陳景潤證明了1+2的問題,但是1+1卻沒人能證明出來。小時候聽說這個故事的時候一直腦子裡有一個疑問。「1+2」和「1+1」那麼簡單的事情,還需要證明嗎,而且還證明不出來?相信很多人都有同樣的疑問吧。後來聽說陳老當年證明的「1+2」和哥德巴赫猜想有關係。
  • 文學的啟蒙:由報告文學《哥德巴赫猜想》說起
    因寫作《哥德巴赫猜想》的作家徐遲和他的主人公陳景潤及來自全國各地的5500多名代表一起走進了人民大會堂。在這次大會上,鄧小平第一次提出了「科學技術是生產力」的重要思想。這次大會讓一直戴在陳景潤頭上的「白專」帽子終於摘下來了,尊重知識、尊重人才的理念開始在全國唱響。全國科學大會的召開,標誌著中國對知識分子的重視和尊重進入了一個新的開端。
  • 破解「哥德巴赫猜想」的數學家
    這曾是一個舉世震驚的奇蹟:一位屈居於6平方米小屋的數學家,借一盞昏暗的煤油燈,伏在床板上,用一支筆,耗去了幾麻袋的草稿紙,攻克了世界著名數學難題「哥德巴赫猜想」中的「1+2」,創造了距摘取這顆數論皇冠上的明珠「1+1」只是一步之遙的輝煌。
  • 窮盡畢生心血,仍沒能證明出哥德巴赫猜想:陳景潤為什麼還如此偉大?
    2」問題的詳細證明過程,其被國內外認為是哥德巴赫猜想的重要裡程碑。,我想大家都略知一二,作為世界三大數學猜想:費馬猜想、四色猜想和哥德巴赫猜想之一,它是哥德巴赫於1742年在給歐拉的信中提出的一個猜想: 任一大於2的整數都可以寫成三個質數的和