這道折磨了數學家159年的難題,終於要被解開了?

2021-01-13 科技每日推送


這兩天,小魚的朋友圈,罕見地被一條與「數學」有關的新聞給刷屏了。


被譽為本世紀最偉大數學家之一,曾是菲爾茲獎和阿貝爾獎獲得者的數學家麥可-阿蒂亞,在2018海德堡獲獎者論壇上,展示了他對「黎曼猜想」的證明結果。


雖然在知名度上,黎曼猜想不及費爾馬猜想和哥德巴赫猜想,但它在數學上的重要性,卻要遠遠超過後兩者,是當今數學界最重要的數學難題。


當今數學文獻中,已有超過一千條數學命題,以黎曼猜想或其推廣形式的成立為前提。科普作家、《黎曼猜想漫談》作者盧昌海表示:


黎曼猜想及其推廣形式一旦被證明,數學中將史無前例地於「一夜間」新增 1000 多條定理,這將對數學的面貌產生非同小可的影響。


所有直接間接用到那些命題的領域,也將程度不等地受到影響。


或許,我們的生活也將會受到很大的影響——這不,那些數學系的,可能要多學 1000 多條定理了~


So,黎曼猜想到底是個什麼東東?


-

數學界的終極奧義


聽說數學家們有個笑話:怎樣用世界上最難的方法掙到 100 萬美元?

答:去證明黎曼猜想吧!


這是因為在2000年,美國克雷數學研究所,將黎曼猜想列為千禧年七大數學難題之一,成功解決其中任何一個難題,都將獲得 100 萬美元獎金。


1859年,德國數學家波恩哈德-黎曼,在一篇名為《論小於給定數值的素數個數》的論文中提出了黎曼猜想。猜想的什麼呢?


一個找質數的辦法。


質數,我們小學五年級就學過了:一個大於 1 的自然數,除了 1 和它自身外,不能整除其他自然數的數叫做質數。


每個自然數都可以表示成質數因子的乘積,質數構成了正整數的基本元素。不客氣的說,質數的地位相當於生命世界裡的 DNA。


DNA 的重要性不言而喻,故尋找大質數、探尋質數分布的規律,一直是數學界關注的問題。


然而,大家關注歸關注,卻怎麼都找不出這個惱人的規律,直到黎曼那篇論文的出現——黎曼發現,質數在自然數中的分布並不是毫無規律可循,而是其分布與黎曼ζ函數緊密相關。


發現了規律,問題又來了,怎麼去證明?能證明還是證偽?什麼時候才能證明?就這樣,黎曼猜想折騰了數學家超過一個半世紀。


據說德國數學家希爾伯特曾被問,如果他能在 500 年後重返人間,最想問的問題是什麼?希爾伯特回答:黎曼猜想是否已被解決?


美國數學家蒙哥馬利也說,如果有魔鬼答應讓數學家們用自己的靈魂,來換取一個數學命題的證明,多數數學家想要換取的,將會是黎曼猜想的證明。


他們若是讀過陸遊的詩,興許會跟子女說:黎曼若有證明日,家祭無忘告乃翁。


-

備受質疑的證明


黎曼猜想固然難的變態,但這次出手的也並非常人。


現年 89 歲阿蒂亞,除開篇說的兩大獎項外,他的頭銜還有:倫敦皇家學會前主席、愛丁堡皇家學會前主席、劍橋大學三一學院前院長,還被受封為爵士。


然而,這麼一位德高望重的「數學界前輩」,卻在此次事件中,受到同行的大量負面評論。


早在演講開始前數天,阿蒂亞放在網上的預印本(根據數學學科發表論文的慣例,數學家在正式出版前都會提前公布預印本,先接受同行的檢查,同時宣告這個成果的歸屬),便受到了廣泛質疑。

數學英語雙重暴擊


究其原因,一方面,每隔幾年,都會有人宣稱證明了黎曼猜想,但結果都失敗了;另一方面,年近九旬的阿蒂亞這幾年戰績並不理想。


兩年前,他宣稱解決了一個有 60 年歷史的數學難題,結果被普遍視為錯誤;一年前,他宣稱將一個長達 255 頁的著名數學定理的證明,簡化成 12 頁,結果沒能經受同行評議。


此外,這份預印本只有短短的五頁紙!其中證明的只有 15 行——要知道當年 Wiles 證明費馬猜想的論文,可是寫了100 多頁。


很快,有專業人士指出,阿蒂亞在第二節定義的 TODD 函數不靠譜,而這恰恰是證明的關鍵所在。


所以,雖然演講才過去一天,但很多同行已基本斷定,這次阿蒂亞並未能帶來真正的驚喜。


-

老驥伏櫪,志在千裡


不過無論如何,阿蒂亞的勇氣還是令人欽佩的。


作為一個功成名就的數學家,他本可以躺在功勞簿上好好享受,做這種挑戰對他來說失敗了風險極大,甚至會折損其個人榮譽,落得晚節不保。


阿蒂亞自己也說了:證明黎曼猜想,你會名聲大噪。但如果你已經出名了, 你就會冒著淪落聲名狼藉下場的危險。


況且,對黎曼猜想的證明,涉及了關於代數幾何、代數數論及代數拓撲等多學科的審視,即使此次證明失敗,阿蒂亞思考過程本身,也在推動這些分支學科進行更深入的交叉。


正是有著這些數學家們孜孜不倦的探索,正是有了一次又一次的失敗,數論研究才能一步一步深入下去。


就讓我們拭目以待,黎曼猜想真正被證明的那一天。


看到數學就頭疼的

請點讚

相關焦點

  • 159年!這個被譽為「千禧年七大難題」的猜想解開了?
    黎曼猜想——一個來自159年前的數學「腦洞」。 提到「黎曼猜想」,不得不提的還有Zeta函數。
  • 世上最強數學家有多可怕?解開100萬美金難題,卻不領取
    世界上傳奇的人物很多,像是發明大王愛迪生、著名科學家愛因斯坦、發現元素「鐳」的居裡夫人,歷史上的名人多半都因為自己的貢獻而名留青史,甚至在當時便飛黃騰達,但有這麼一位數學家,不僅放蕩不羈,還解開了「世界七大難題」的其中一道,這位頂尖卻不求名利的數學家就是俄羅斯數學家,格裡戈裡.佩雷爾曼
  • 100萬美元獎金、159年難題 「黎曼猜想」或將揭開謎底
    這場被安排在德國當地時間9月24日上午9點45分到10點30分的演講也因此引起全世界數學家們的關注。「黎曼猜想」的證明到底有何重要性?為什麼最接近證明黎曼猜想的人是阿蒂亞爵士?「最難賺到100萬美元的方式」,這是世界範圍內的數學家們對證明「黎曼猜想」的戲稱,100萬美元則是美國克雷數學研究所在2000年為解出問題者開出的獎金價碼。
  • 100萬美元獎金、159年難題,「黎曼猜想」今天或將揭開謎底
    加州大學伯克利分校的數學教授愛德華⋅弗倫克爾在一個科普視頻的開頭說:(賺100萬美元)最難的方式之一是解決「千禧難題」,這是2000年美國克雷數學研究所提出的,其中一個問題正是黎曼猜想。這是關於一個德國數學家黎曼在1859年的一個數學研究。
  • 人民日報新華社點讚:麗水籍頂級科學家,解開了這兩道世界數學難題!
    人民日報新華社點讚:麗水籍頂級科學家,解開了這兩道世界數學難題!成就與榮譽2014年5月,陳秀雄教授和英國數學家唐納森、中科大年輕校友孫崧博士合作,成功解決了被譽為「復幾何領域自卡拉比猜想解訣後最重要的問題」的「丘成桐猜想」。2019年,榮獲美國數學會維布倫獎。2019 年6月,獲西蒙斯學者獎。
  • 159年的數學難題就這樣搞定了?並沒有
    同行:不要再討論了HLF成立於2013年,每年一次的論壇,為數學家和計算機科學家提供交流平臺。HLF說,阿蒂亞稱會給出一個「簡單」且「全新」的證明方法。阿蒂亞演講前,一份5頁論文在網上瘋傳。論文說,他希望理解量子力學中的無量綱常數——精細結構常數,這是最初動機,在這過程中發展出來的數學方法,可以理解黎曼猜想——也就是說,這是順帶的成果。
  • 俄數學家有望解開「世界七大數學難題」之一
    「龐加萊猜想」是數學界赫赫有名的「七大難題」之一,多年來,無數科學家為之而絞盡腦汁。到目前為止,數學界多位大師級人物一致認為,只有俄羅斯著名數學家格裡戈裡·佩雷爾曼的研究報告可能是正確的,佩雷爾曼因而很有希望獲得總數為100萬美元的大獎。
  • 自信的力量———19歲青年因為「不知情」而解開兩千年的數學難題
    1796年,這一天德國哥廷根大學一名19歲的青年一吃完晚飯,就習慣性的坐在桌前準備做作業。因為導師每天都會單獨布置給他兩道數學題,要他解答。不過今天這位青年發現導師給他多布置了一道題。而且這道題是另外寫在一張小紙條上。第三道題目是:只用圓規和一把沒有刻度的直尺作出正17邊形。他沒多想拿起筆就開始解答。
  • 7旬老人花7年解開世界著名數學難題 網上出題擺擂
    7旬老人花7年解開世界著名數學難題 網上出題擺擂 2016-12- 來源:燕趙晚報 參與互動    本報訊(記者 李兵)6年前,他曾花費7年時間解開世界著名數學難題。
  • 數學家破解困擾了人們64年的數學難題
    北京時間4月9日消息,據國外媒體報導,英國一位數學家最新破解了困擾人們64年的一道數學難題:33如何用3個立方數字之和表達。
  • 俄羅斯數學家有望解開"世界七大數學難題"之一
    「龐加萊猜想」是數學界赫赫有名的「七大難題」之一,多年來,無數科學家為之而絞盡腦汁。到目前為止,數學界多位大師級人物一致認為,只有俄羅斯著名數學家格裡戈裡·佩雷爾曼的研究報告可能是正確的,佩雷爾曼因而很有希望獲得總數為100萬美元的大獎。然而這位「高人」似乎對獎金沒什麼興趣,他已經明確表示即便他真的破解了這個數學難題,也絕對不會領一分錢。
  • 7旬老人解開世界著名數學難題:網上再出題擺擂
    6年前,他曾花費7年時間解開世界著名數學難題。如今,他又出了三道小題放到網上,希望能與對數學有興趣的人互動交流。這名愛好並潛心研究數學的老人叫李鎖,今年已經77歲。昨日上午,家住行唐縣的李鎖老人找到記者,希望能夠組織一場「擂臺賽」。今年77歲的李鎖,是行唐縣某單位退休老幹部。
  • 世紀難題「黎曼猜想」被證明了?它究竟說了個啥?
    新華社記者羅歡歡攝讓數學家們魂牽夢縈的「黎曼猜想」美國數學家蒙哥馬利曾說,如果有魔鬼答應讓數學家們用自己的靈魂來換取一個數學命題的證明,多數數學家想要換取的將會是黎曼猜想的證明。這個由德國數學家黎曼於1859提出的難題,已經困擾世人一個半世紀。
  • 留美學生入圍英特爾獎 盼解開七大數學難題
    入圍選2014年英特爾科學獎初選的王冕,希望未來能夠進入哈佛大學學習,成為一個好的數學家。(美國《世界日報》/王冕提供)中新網1月26日電據美國《世界日報》報導,就讀新澤西州佩蒂學校(Peddie School)的18歲男生王冕(MienWang),入圍2014年英特爾科學獎初選(Intel Science Talent SearchSemifinal),成為新州僅有的三名華人學生之一。
  • 等了159年,Atiyah今天宣布他證實了黎曼猜想
    通過量子力學證明,159年未解之謎得「解」麥可·阿蒂亞(Michael Atiyah,1929.4.22-), 主要研究領域為幾何,被譽為當代最偉大的數學家之一。今天上午,據稱是他的證明論文預印版被流出,短短五頁紙的長度與黎曼實現了隔空的遙相呼應,時隔159年,時代不同,但不變的是依然簡潔。論文摘要中寫道,他希望理解量子力學中的無量綱常數——精細結構常數,並將此過程中發展出來的數學方法用於理解黎曼猜想。
  • 中國兩數學家破解世界百年難題龐加萊猜想(圖)
    本報北京6月4日訊本報記者武衛政、新華社記者李斌、鄭天虹、王攀報導:兩位中國數學家近日在《亞洲數學期刊》最新一期雜誌上發表論文,運用美國數學家漢密爾頓和俄羅斯數學家佩雷爾曼的理論,對世界級的數學難題龐加萊猜想進行了完全證明。
  • 浙大博士解開一個世界數學難題 贏得哈佛人尊重
    鎮海黃老師驕傲地說  我的一個學生解開了一道世界數學難題  這道題的研究  能加深人們對地球重力空間的認識  兩天前,我看到文匯報的評論《  07年8月,他的論文《曲線模空間相交數的新結果》在美國頂尖雜誌《美國科學院院刊》(PNAS)上發表;07年獲得中國數學會鍾家慶數學獎……  在去年3月份,他和自己的導師劉克峰一起,成功證明了一個世界數學難題——「法伯相交數猜想」,這一成果得到了全球數學界的關注和好評。
  • 歷史上至今未解開的數學超級難題
    關於該問題最重大的突破由華人數學家張益唐於2013年獨自完成。1900年,作為當時世界數學領域的領袖人物,德國大數學家希爾伯特(Hilbert)提出了雄心勃勃的23個數學問題,其高瞻遠矚的目光在很大程度上為整個20世紀的數學發展繪製了宏偉的藍圖。下面筆者收集整理一下有關歷史上還有數學題現在還沒有解開,有待於智慧者不斷去徵服。這些數學題曾經「坑爹」到無以復加!
  • 159 年未曾解決的黎曼猜想,終於要在 2018 年被證明了嗎?
    對小編來說,語數外政史地理化生這幾門學科中,數學應該是壓死小編的最後一根稻草了。只要開始打開數學相關的內容,不出 5 分鐘,必定有睡神前來。但是就算是這樣,小編也一直關注著數學屆。這不,今天數學屆就出大事了。
  • 數學家陳景潤,「算」出了1+2=3,卻為何「算」不出1+1=2?
    「1+1=2」究竟有多難 「1+1=2」這個讓無數數學家百思不得其解的等式,普通人只是把它當作一道小學數學題,然而就是這道小學數學題,卻總讓人說不清道不明,摸不著一點線索。