科普:數學領域中的感覺像是「民科」的卡拉茲猜想

2021-02-08 水生

這兩天看到網絡上鋪天蓋地的關於阿提亞爵士證明黎曼猜想的宣傳和討論,儘管老爵士的證明在數學界中幾乎沒有引起什么正面的反響,但是仍然對老爵士報以熱烈的掌聲。黎曼猜想的數學描述對專業不是數學的人士來說,幾乎就像天書一樣的難以有直觀的理解。反正本人的專業偏向物理,這幾日讀了無數的關於黎曼猜想的科普文章,仍然是一頭霧水。但是數學領域中竟然也有一些至今仍未得到解答或者證明的數學猜想,看起來像是民科一樣。比如,今天要稍微談論一下的卡拉茲猜想。當然,我們說這個猜想像是「民科」,沒有絲毫貶低的意思,而是,只要讀到這個猜想,小學生也能理解其中的意思,並可以動手進行驗證,而不是像黎曼猜想這種大神級的數學猜想,非得有高深的數學知識,才能去理解這種數學猜想。

卡拉茲猜想的內容:對任何一個自然數n,如果它是偶數,那麼把它除以2;如果它是奇數,那麼把它乘以3然後加1,再除以2。這樣一直重複下去,最後一定在某一步得到1。是不是極其的簡單,比如開始的時候n=3;由於是奇數,那麼乘以三加一,得到10;10是偶數,於是除以2,得到5;5是奇數,那麼乘以三加一,得到16;16是偶數,於是除以2,得到8;8是偶數,於是除以2,得到4;4是偶數,於是除以2,得到2;2是偶數,於是除以2,得到1。過程完畢!是不是只要一個小學生就可以對某個自然數進行驗證?!只是其中需要經過的步數有時候多的讓人難以忍受!

德國人卡拉茲在1950年的世界數學家大會上公布了這個猜想,據說當時的耶魯大學師生齊上陣,想證明這個貌似很傻很天真的命題,結果卡拉茲猜想到現在也沒有得到明確的數學證明。當然,也有人將該猜想稱之為冰雹猜想或者3n+1問題(類似的還有5n+1,7n+1等等的問題),因為在卡拉茲同時期有不少數學家獨立的發現了這個問題,為了避免爭議,很多人都採取了3n+1這個說法。到目前為止,已經明確在大約1d12(10的12次方)以內的所有的自然數都滿足卡拉茲猜想,但是就是沒有完全明確的數學證明過程。

當然,儘管卡拉茲猜想顯得無比的天真直接,仍然有很多大數學家對其進行了關注。20世紀的著名學者、數學家蓋伊(R.K.Guy)在介紹這一世界難題的時候,以"不要試圖去解決這些問題"為標題。類似的,大數學家厄特希(P.Erdos)也曾經說過:"數學還沒有成熟到足以解決這樣的問題!"。 因此,到目前為止,我們只能去驗證卡拉茲猜想,但是還遠沒有達到去證明它的能力!

當然了,現在計算機語言已經非常的普及,不論是使用C語言還是使用python語言,很簡單的幾句程序語言,就可以對任意給定的自然數n進行驗證,當然,幾乎不需要對程序進行什麼優化!大家有空閒的時候,可以去寫一下自己的程序語言,對卡拉茲猜想的驗證貢獻一份自己的力量

相關焦點

  • 為什麼從沒聽說過民科挑戰楊振寧的楊-米爾斯理論?
    當年網絡還不普及的時候,中科院數學研究所每年收到的號稱證明了哥德巴赫猜想的信件能有幾麻袋之多,那些「證明」都是全國各地民科的傑作。那些民科大都有一個共同的特點,就是知識水平很有限,有人曾評價那些人是要「騎著自行車上月球」。
  • 荒唐透頂的中國「民科」往事
    再如,李子豐用馬克思主義唯物論質疑相對論的正確性,聲稱「狹義相對論是建立在錯誤的假設和錯誤的數學推導的基礎上的一種荒謬的理論體系,是科學體系中的一顆毒瘤,是限制科學發展的緊箍咒,是穿著科學外衣的一種宗教」。再如,徐金明認為是「氣體製造了生命」,氣體可以變昆蟲,「進化論是錯誤的」。這些人的共同點是,不具備自己所從事研究領域的專業知識,寫出的論文更是漏洞百出,以至讓學界不屑反駁。
  • 那些荒唐透頂的中國「民科」
    再如,李子豐用馬克思主義唯物論質疑相對論的正確性,聲稱「狹義相對論是建立在錯誤的假設和錯誤的數學推導的基礎上的一種荒謬的理論體系,是科學體系中的一顆毒瘤,是限制科學發展的緊箍咒,是穿著科學外衣的一種宗教」。再如,徐金明認為是「氣體製造了生命」,氣體可以變昆蟲,「進化論是錯誤的」。這些人的共同點是,不具備自己所從事研究領域的專業知識,寫出的論文更是漏洞百出,以至讓學界不屑反駁。
  • 「民科」是如何煉成的
    這不難理解世界是每個人都與生俱來的好奇心,因此這兩個領域的科學普及作品也是最多最好的,「民間科學家」讀不懂或找不到科學專著,讀到科普作品並不難。從科學發展歷程來說,這也是科學最先發展的領域,是我們在中學都要學習的知識(我們都有了一定的科學基礎了)。霍金、愛因斯坦、相對論、量子力學、黑洞、宇宙,這些名詞是科普熱點,也是「民科」的最愛。
  • 閒話」民科」
    他說,中科院數學所經常收到聲稱證明哥德巴赫猜想的稿件,但是這些「證明「毫無價值。這類民間數學愛好者,就屬於平時我們所說的民科(即民間科學家)。從某種意義上說,今天的數學還沒有發展到能解決哥德巴赫猜想的那一步。這些民間科學家們,除某些心術不正、靠招搖撞騙來沽名釣譽的人以外,一般而言對科學有極大的熱情,也有執著的鑽研精神。但除少數曾經受過專業訓練的人以外,他們大都對科學研究缺乏基本的了解,也缺乏必要的專業準備。因此,幾乎不可能攻克諸如哥德巴赫猜想那樣的難度極高的歷史性難題。
  • 我知道的「民科」
    >民科們懷揣心愛的研究成果,日暮途窮,一地雞毛。他好像憔悴了一些,頭髮也愈加稀疏了,坐在教室最後一排,桌上擺著水杯和筆記,像個來聽課的領導。課上到一半,不知是聽不懂還是聽不下去,他起身向任課老師發問:請問,您對黑洞輻射怎麼看?那是一門非線性光學課,老師有點哭笑不得:對不起,這不是我的研究領域。大叔從鼻孔裡哼了一聲:根據我的最新研究成果……balala說了三分鐘。他停止了演講,我至今難忘他的表情——尷尬,憤怒,或許還有幾分悲壯和肅穆。
  • 「民科」是如何煉成的
    這不難理解世界是每個人都與生俱來的好奇心,因此這兩個領域的科學普及作品也是最多最好的,「民間科學家」讀不懂或找不到科學專著,讀到科普作品並不難。從科學發展歷程來說,這也是科學最先發展的領域,是我們在中學都要學習的知識(我們都有了一定的科學基礎了)。霍金、愛因斯坦、相對論、量子力學、黑洞、宇宙,這些名詞是科普熱點,也是「民科」的最愛。
  • 黎曼猜想被證明了?很可能只是逗大家玩-數學,黎曼猜想 ——快科技...
    Atiyah爵士雖然證明了Atiyah-Singer指標定理(被譽為上個世紀微分幾何中最重要的定理)並獲得了菲爾茲獎與阿貝爾獎,但一方面他是研究幾何/解析幾何的,黎曼猜想則屬於複分析與數論,處於不同的數學領域。
  • 霍金也有敵人,他們叫中國民科
    而這群中國民科的由來,可能更會讓霍金大跌眼鏡。科普作家盧昌海將「民間科學家」一詞定義為沒有接受過系統科學訓練,也無意接受系統科學訓練,遠離某一學科的基礎文獻,但卻試圖「研究」學術界最艱深、最宏大的課題,試圖「推翻」最具實證基礎的理論的人。這個定義基本符合我們對「民科」的一般認識。雖然業餘科學家在世界各國都不乏其人,但符合以上定義的「民科」卻幾乎是中國特殊歷史環境下的獨特產物。
  • 昨天,哥德巴赫猜想被一位中國高中生證明了
    證明過程歷時8年,在決意對該猜想發起衝擊之時,僅收集這次證明所需的數學工具便用時18個月。在完成證明之後,費馬猜想遂更名為「費馬大定理」。   根據多年來的經驗,數論中的不少世界著名難題,例如哥德巴赫猜想,費爾馬大定理等,具有初中畢業程度的同志們,經過自學都能明白其意思,但是對於它們的困難程度卻了解得很少,甚至沒有了解。   那就是,對「哥猜「這樣表述簡單、證明卻複雜的命題發起衝擊最多的,永遠不是」數學從業者「。
  • 哥德巴赫猜想被證明了
    偶數,就是雙數;質數,就是只能被1和自己整除的正整數,所以猜想實在太好理解了,以至於有很多很多很多的人憑空增添了自信和勇氣:我大概能做出來吧?真的,我們來看看那些著名的大猜想:比如Calabi猜想:令M為緊緻的卡勒(Kahler)流形,那麼對其第一陳類中的任何一個(1,1)形式R,都存在唯一的一個卡勒度量,其Ricci形式恰好是R。
  • 「諾貝爾哥」與引力波無關,民科和科學不是一回事
    第一點屬於嘉賓素質問題,尊重他人這個道理顯而易見,不做展開論述了,第二點和第三點其實都在說一個問題,民科是不容輕視的,有可能是中國未來科學的突破口。老郭在節目中號稱發明了足以獲得諾貝爾物理學獎的新理論,能夠讓人類長生不老。這是非常典型的民科。在中國有數量龐大的一群人都屬於這個範疇,他們號稱發明了永動機,證明了哥德巴赫猜想,創建了新的科學理論乃至體系。
  • 與「民科」作戰的年輕人:一場捍衛科學的大戰
    像這種利用磁力、浮力、毛細現象和槓桿原理製作永動機的方式,已經在人類歷史上被試錯無數次了。被永動機吸引到「民科吧」的網友「若月櫻修」覺得納悶,「這群人為什麼要耗費這麼長時間,去否定初中就學過、且後來不斷被驗證的能量守恆定律?」還有一個龐大的人群,痴迷於數論研究,其中大部分終生致力於破解哥德巴赫猜想。
  • 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?
    這個猜想對於中國人的確是太有名了,出名的原因那也是相當多的。首先很多數論的命題看起來很簡單,根本就體會不到問題背後的深度。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。
  • 前兩天,哥德巴赫猜想被一位中國高中生證明了
    證明過程歷時8年,在決意對該猜想發起衝擊之時,僅收集這次證明所需的數學工具便用時18個月。《四色猜想》,1852年提出,1976年被美國數學家阿佩爾與哈肯藉助計算機完成證明,史稱「四色定理」。藉助計算機的原因是由於要歸納的情況數太多,或相關數學方法還沒有被發現,人工證明至今仍在進行。
  • 中國民科獨特的歷史根源
    目前,arXiv已有數學、物理學和計算機等領域的論文50多萬篇,並且以每個月5000篇的速度增長著。arXiv最重要的特點就是「開放式獲取」,每個人都可以免費地訪問全文數據。最初,arxiv沒有任何門檻,隨著網際網路的普及,在arxiv提交文章,需要有一個以edu為後綴的Email地址,證明自己是研究者。
  • 世界欠中國民科一個諾貝爾數學獎
    虎嗅註:在我們的一般認知體系中,「民科」往往和「反智」「異想天開」等字眼掛鈎。民科大軍中,許多人只是把業餘愛好上綱上線,活在了自己的世界中;但也有許多人,明明知道自己是「民科」,但卻另有所圖。民科從何而來,最終會去向何方?這永遠是個有意思的話題。
  • 如何辨識民科?判斷民科的標準是什麼?
    如何辨識民科?判斷民科的標準是什麼?如何將民科和有意義的猜想區分開來?我認為目前中國網上輿論對民科民哲的聲討肯定是過了,這並不是什麼好現象,當然也與目前我國大多數科學基本常識普遍缺失有關,即使一個大學生往往連高中物理知識也不知道,比如讓任意一個大學生解釋一下現在大夏天從冰箱拿出一瓶可樂,為什麼瓶子表面有一層水汽之類的問題,這些本來高中生都知道的,但估計至少有一半人無法回答。
  • 中國「民科」40年之百態
    除此之外,郭英森還自稱發現了太極八卦圖可以解釋UFO飛行的原理,宣稱「數學無用論」,「真正的科學不需要數學」等言論。痛批過NASA剽竊他的「科研成果」。有媒體和醫學專家曾發文認定其為精神障礙中的「誇大型妄想障礙」。因其並無書面診斷報告,筆者就不引用了。
  • 也談民科——一點不成熟的想法
    在中國,1978年全國科學大會召開,「科學的春天」到來,加上徐遲的報告文學《哥德巴赫猜想》,極大地激起了廣大群眾對於科學研究的嚮往。總的來說,這一時期的民間科學家在社會主義的教育之下,懷著為國爭光的崇高理想從事科學研究。雖然他們中的大多數人都沒有取得成就,但也不應該受到奚落和嘲笑。