「將一個立方數分成兩個立方數之和,或一個四次冪分成兩個四次冪之和,或者一般地將一個高於二次的冪分成兩個同次冪之和,這是不可能的。關於此,我確信已發現了一種美妙的證法 ,可惜這裡空白的地方太小,寫不下」
大約1637年左右,法國學者費馬在閱讀丟番圖《算術》拉丁文譯本時,曾在第11卷第8命題旁寫道。
今天要給大家講的是數學界用350年的時間證明費馬大定理的過程中發生的一些有趣故事,讀完此文章你也許可以感受到數學的魅力。
以下內容,盡情享用!
費馬生於1601年8月20日,卒於1665年1月12日,是法國地方政府系統中的律師。
從職業以及語氣上說,他是對數學界發出了挑戰!結果全球頂尖數學家搞了300多年才證明,搞的數學家們無顏面苟活於世啊!
而從數學成就上說,他足以躋身於偉大專業數學家行列。
一個風雨交加的夜晚,費馬寫下了自己的猜想,卻沒給出證明。
之後不久暴斃而去,為數學界留下持續300多年的難題,也因此數學界迎來又一次爆發!
1908年,德國實業家、數學愛好者Paul Wolfskehl向一位超級大美女告白慘遭拒絕,內心無比傷痛,像大多數戀愛新手一樣高呼「你不愛我了,我要割脈,我要自殺」,準備自殺。
此時,德國那種精密的工作習慣表現的淋漓盡致!
他嚴格地計劃好了每一步,寫好了遺囑和信件,定下了自殺的時間。
陰差陽錯的是,由於他的高效率,使他提前幾個小時完成了所有事情,人就怕等死啊。
於是,為了消磨這幾個小時,他到圖書館裡讀數學書。
恰好他讀到了前人一篇試圖證明費馬大定理但是失敗了的論文。
更不可思議的是,他發現了其中一行證明邏輯上有個漏洞,而這個漏洞可能導致費馬大定理得到證明!
於是,他開始了全神貫注的證明工作。最後,他補救了該論文的證明,得出的結論 是:「費馬大定理不可證」不見得是真命題。
不知不覺,自殺時間也過了,自豪的Paul Wolfskehl重新得到了生活的信心和生命的欲望。
後來,這個小夥覺得自己被費馬大定理救了一命,因此為費馬大定理設下巨額獎金,重金求子...重金求解~以鼓勵人們去為這個被挑戰了幾個世紀但是基本上已經灰心絕望的命題而繼續努力。
1955年,28歲的谷山豐在東京的一個國際數學討論會上提出了一個猜想:橢圓方程的E-序列對應於一個特定的模形式的M-序列並完全相等。谷山-志村猜想後來成為解決費馬大定理的一把鑰匙。
但是,才28歲的谷山豐在數學界的各位泰鬥面前還是小朋友、年輕人,沒人去在意這麼一個年輕人不可思議的猜想。
1958年11月17日,星期四,清晨,公寓管理員驚奇地發現已傳出近期結婚消息的谷山豐自殺於他的房間裡,在桌上留有一些紙張。這些紙來自於他經常用來研究數學的筆記本,上面的第一段這樣寫道:
直到昨天,我自己還沒有明確的自殺意圖。但一定有些人已經注意到,近一段時日以來,無論在身體上還是精神上我都感到很疲倦。至於我自殺的原因,儘管我也不了解我自己,但這決非由於某件特殊的事情,或者某個特定的原因。我只能說,我被對未來的絕望所困住。或許有人會因為我的自殺而苦惱,甚至受到某種程度的打擊。我由衷地希望這件事不會為他們的將來帶來陰影。但無論怎樣,這實際上都是一種背叛。我請求你們原諒,將這作為我最後一次以我自己的方式來行事。
就這樣,在那個時代中一位最為傑出和開創性的數學家自己結束了自己的生命歷程。那時離他31歲的生日還有5天,他的未婚妻也按照諾言選擇了永遠陪在谷山豐身邊。
當時人類已經開始絕望,尤其是數學家們,「網上流傳」一句話:文明世界也許在費馬大定理得以解決之前就已走到了盡頭。
可見,證明費馬大定理成為數論中最值得為之奮鬥的事,這個定理讓一個又一個的數學家望而生畏。
懷爾斯10歲時就被費馬大定理吸引住,並從此選擇了數學作為終身職業。
在採訪中他說:
「上大學之後,我一直在想,歷史上許多人把可想到的辦法都想到了,最終也沒有解決費馬大定理,所以我覺得必須要學習更高深的數學。從研究生階段,我把更多的精力放在了拓寬自己的視野方面。看起來我似乎是暫時離開了費馬大定理。」
1977年,懷爾斯與科茨共同證明了橢圓曲線中最重要的猜想。
1984年,他和馬祖爾一起證明了巖澤理論中的主猜想。
1986年,安德魯·懷爾斯決定向費馬大定理髮起衝擊。他先用18個月的時間,收集了這次衝擊所必要的數學工具,而他全面的估計是:他接下來要做的,是可能長達10年的專心致志的努力。
1993年6月在劍橋牛頓學院要舉行一個名為「L函數和算術」的學術會議,組織者之一正是懷爾斯的博士導師科茨,於是在1993年6月21日到23日懷爾斯被特許在該學術會上以「模形式、橢圓曲線與伽羅瓦表示」為題,分三次作了演講。
聽完演講人們意識到谷山-志村猜想巳經證明。
由此把法爾廷斯證明的莫德爾猜想、肯.裡貝特證明的弗雷命題和懷爾斯證明的谷山-志村猜想聯合起來就可說明費馬大定理成立。
其實這三個猜想每一個都非常困難,問題是懷爾斯最後證明,他變為完成費馬大定理證明的最後一棒。
恭喜懷爾斯喜提費馬大定理!可是,別高興太早!你說你證明就證明了唄,被折騰了幾百年了,哪一個不是說自己證明了後來又被推翻?
1993年6月23日從劍橋牛頓學院傳出費馬大定理被證明之後,世界媒體普天蓋地般報導了該喜訊。但此刻數學界反倒十分冷靜,明確指論證還需仔細審核,因為歷史上曾多少次宣布證明但後來被查證錯誤。
懷爾斯的證明被分為6個部分,分別由6人審查,其中第三部分由凱茲負責的查出關於歐拉系的構造有嚴重缺陷,使科利瓦金---弗萊切方法不能對它適用,懷爾斯對無能為力。
1993年12月懷爾斯公開承認證明有問題,但表示很快會補正。
一時間懷爾斯的證明被認為認為是歷史上拉梅、柯西、勒貝格、裡貝特(裡貝特也曾稱證明了谷山--志村猜想)錯誤證明的又一例子。
1994年1月懷爾斯邀請劍橋大學講師理察.泰勒到普林斯頓幫他完善科利瓦金--弗萊切方法解決問題,但整整8個月過去,問題沒有解決。
泰勒準備再一個月回劍橋,然後懷爾斯正式公布手稿,承認證明失敗。
1994年9月19日懷爾斯想自己證明失敗原因該怎麼寫,回顧自己是先用巖澤理論未能突破而後用科利瓦金---弗萊切方法,又該法對一類特殊歐拉系出了問題,這樣一想,突然又想到何不再用巖澤理論結合科利瓦金---弗萊切方法試試?
問題解法就是這樣,懷爾斯絕地縫生,修補了漏洞。
1994年10月25日11點4分11秒,懷爾斯通過他以前的學生、美國俄亥俄州立大學教授卡爾.魯賓向數學界發了費馬大定理的完整證明郵件,包括一篇長文「模橢圓曲線和費馬大定理」,作者安德魯.懷爾斯。
另一篇短文「某些赫克代數的環論性質」作者理察.泰勒和安德魯.懷爾斯。
至此費馬大定理得證!再次恭喜安德魯.懷爾斯喜提費馬大定理!
你看,這就是夢想與執著的魅力。
只要你足夠投入,夢想能夠給你救贖;
只要你沉澱下來,夢想能夠給你成功。
當然,如果你自暴自棄,夢想也會放棄你。
我們不僅僅要有夢想,更要堅持自己的夢想。哪怕夢想實現不了,但是在追夢的過程中你會得到比實現夢想更多的價值。
費馬大定理最大的意義絕不僅僅是在於一個公式被證明,而是因為一批批的優秀數學家前赴後繼的去研究費馬大定理,從而使得數學界突飛猛進,讓一界界的初高中及大學生痛不欲生。
350年的費馬大定理影響了一批批的數學家,包括現代微分之父陳省身(浙江嘉興人)在內,都曾對費馬大定理髮起過挑戰。
這就是之所以被稱為「大」的原因!