費馬大定理為什麼敢叫「大」定理?

2020-12-04 產品宇宙

「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!

相關焦點

  • 費馬大定理的啟示:數學內容、方法的豐富促成了費馬大定理的解決
    費馬大定理的證明事件已經過去多年了,回顧起來還是會給我很大的震撼,功給了我很大的啟發。目前的社會早就已經進入了高速的知識增長、爆炸時代,而我們的教育仍然是以知識的積累為目的的,不敢說直接淘汰這種教育,但重新審視和改革是必須的。知識的爆炸增長是全面覆蓋的,數學自然也不例外。
  • 濃墨重彩的費馬大定理證明
    「費馬大定理」也因此被評為「世紀數學難題」之一。儘管「費馬大定理」被許多數學先驅關注,但是在350多年的時間長河裡,這一問題始終未得到圓滿解決。出乎意料的是,它最終卻被一位質樸而又略顯羞澀的英國數學家成功地證明了。當然,有關這位數學家的個人事跡我們可以從傳記作品、新聞紀實甚至是傳說中去了解,但是他在證明這一數學定理的過程中展現出的精妙之處卻不為人知。
  • 數理史上的絕妙證明:費馬大定理
    費馬宣稱自己證明了但在書邊寫不下證明過程的那個猜想,後來變成了費馬大定理。三百多年來,費馬大定理的證明吸引了大批數學家前僕後繼,也產生了諸多無心插柳式的成果。如今,費馬大定理算是得到了證明,但也許我們還是可以期待費馬曾以為得到過的那種簡明的證明。
  • 費馬大定理證明者獲阿貝爾獎
    挪威科學與文學院15日宣布,將2016年度阿貝爾獎授予英國數學家安德魯·懷爾斯,以表彰他在證明費馬大定理方面所作出的卓越貢獻。
  • 費馬大定理是啥?有啥用?
    《數學通識50講》1、費馬大定理是啥?有啥用?很多人都聽說過費馬大定理,但具體是啥恐怕說不上來。讓我意外並長見識的是,今天區塊鏈技術用到的橢圓加密方法,就是以它為基礎的。2、著名的希爾伯特第十問題又是啥?有啥用?通過它能理解數學的邊界,這是一個硬的邊界。3、高深的理論數學研究有啥用?
  • 費馬大定理,數學最大的浪漫
    —費馬大定理。費馬小定理?……小先生就來講講費馬最後的定理——費馬大定理                   我們熟知的費馬做過很多數學上的貢獻,但其實,他的主業是一名律師,而數學家只是他的業餘身份,他也因此獲得了「業餘數學家之王」的稱號。
  • 費馬真的知道費馬大定理的證明嗎?
    像費馬大定理這樣的問題並不能激起費馬時期那些頂尖的數學家太多的興趣。微積分正在歐洲文化的子宮裡孕育,那些導致了微積分被發明出來的問題才是人們的興趣所在。費馬在解析幾何、計算領域、光學、最優化上的創造性工作——正是這些讓他享有巨大的聲譽。 相反,費馬在試圖讓人們相信諸如他的大定理之類的問題有很大價值時遇到了重重困難。
  • 數理史上的絕妙證明:費馬大定理|賢說八道
    費馬宣稱自己證明了但在書邊寫不下證明過程的那個猜想,後來變成了費馬大定理。三百多年來,費馬大定理的證明吸引了大批數學家前僕後繼,也產生了諸多無心插柳式的成果。如今,費馬大定理算是得到了證明,但也許我們還是可以期待費馬曾以為得到過的那種簡明的證明。
  • 數理史上的絕妙證明:費馬大定理 | 賢說八道
    原創: 曹則賢 返樸費馬宣稱自己證明了但在書邊寫不下證明過程的那個猜想,後來變成了費馬大定理。三百多年來,費馬大定理的證明吸引了大批數學家前僕後繼,也產生了諸多無心插柳式的成果。
  • 從3到n:費馬大定理得證歷程
    19世紀初,費馬遺留的其他問題均告解決,只剩這一問題懸而未解,是以被稱為「費馬最後定理」(我國稱「費馬大定理」)。 費馬大定理 不存在正整數x、y、z,使得xn+yn=zn;n為大於2的正整數。1839年法國數學家拉梅證明了n=7,隨後得到法國數學家勒貝格的簡化……19世紀貢獻最大的是德國數學家庫麥爾,他從1844年起花費20多年時間,創立了理想數理論,為代數數論奠下基礎;庫麥爾證明當n<100時除37、59、67三數外費馬大定理均成立。 為推進費馬大定理的證明,布魯塞爾和巴黎科學院數次設獎。
  • 費馬大定理,難道只有一種證明方法?就沒人問這事?
    >數學,你讓每個數學老師教導每個學生;每道題,都不要只停留在一種解法上;都應該追求第二種解法,甚至更多種;你說,這樣做,有大好處;你說的,總是對的,沒有人會懷疑;因為,你是神聖的,你高高在上;你說的,當然是對的,每個人都深信不疑;因為,有無數個例子證明你是對的;那個偉大的畢達哥拉斯定理
  • 漸修與頓悟:從費馬大定理的證明看創造力的5要素
    這也就是著名的費馬大定理,又被稱為「費馬最後的定理」。300多年來,無數的數學家接力嘗試,要去解決這個難題,卻都徒勞無功。這個號稱世紀難題的「費馬最後定理」也就成了數學界的心頭病,極欲解之而後快。甚至到了1908年,哥廷根皇家科學協會還公布了沃爾夫斯凱爾獎:凡在2007年9月13日前解決費馬大定理者,將獲得10萬馬克獎勵。
  • 費馬大定理:費馬自己故意不寫證明,坑了數學家們358年
    他就是費馬,留下了費馬大定理。正是這樣的靈活轉變,才使得費馬創造出了費馬大定理。費馬大定理的闡述並不複雜,可令人奇怪的是,費馬自己並沒有給出來證明過程。這個傢伙開始調皮了,他在費馬大定理的手稿旁邊留下了一句話,大意是我已經想出了一個很巧妙的證明方法,但是紙已經沒地方寫了,那我就省略了。實際上他的手稿還有一片不小的空白,他在故意的引誘其他數學家。
  • 重磅 | 費馬大定理有反例?你怎麼看?
    在動畫片《辛普森一家》中,辛普森曾經構造出費馬大定理的一個「反例」:
  • 費馬大定理這三百年,鬼知道它究竟經歷了什麼?
    不過費馬對大定理的研究也止步於此,他並沒有給出對其他自然數n的相關證明。在聽聞費馬的評註之後,德國數學家萊布尼茨(Leibniz)也獨立證明了"n=4"的情形,證明的手法與費馬如出一轍。在費馬大定理提出後,18世紀最偉大的數學家之一歐拉(Euler)成為取得重大進展的第一人。1770年,歐拉證明了當"n=3"的時候,費馬大定理成立。
  • 懷爾斯用7年時間證明了費馬大定理,殺死了一隻會下金蛋的鵝
    直到1993年懷爾斯成功攻克了費馬大定理,而這也被譽為「「20世紀最輝煌的數學成就」。今天我們就來聊聊懷爾斯證明費馬大定理的前世今生。費馬認為這些評註都是一個個數學定理,但他對此要麼根本沒有解釋,要麼僅僅給出一點點證明提示。這其實是費馬的惡趣味,他很喜歡與一些知名數學家通信,在信中他敘述自己的最新定理,卻不提供證明。這種明顯的挑釁叫他人無法忍受,有人叫他「那個該詛咒的法國佬」。
  • 農民兄弟歷時九年推算"費馬大定理" 正在驗證
    最讓人稱道的是,程中佔兄弟倆用9年時間利用簡便的方式推算出了「費馬大定理」。目前,數學博士正在驗證其正確性與否。  20日,記者見到了程中佔兄弟倆,程中佔打開公文包,裡面全是打草紙,上面密密麻麻寫著一串串數字和公式。程中佔告訴記者,他從小就喜歡數學,對數字特別敏感,由於家庭貧困高中就退了學,工作賺錢填補家用。
  • 英國數學家懷爾斯獲阿貝爾獎 他出色證明了費馬大定理
    新華社奧斯陸3月15日電(記者梁有昶 張淑惠)挪威科學與文學院15日宣布,將2016年度阿貝爾獎授予英國數學家安德魯·懷爾斯,以表彰他在證明費馬大定理方面所作出的卓越貢獻。  挪威科學與文學院在頒獎詞中說,懷爾斯通過證明半穩定橢圓曲線是模曲線,出色地證明了費馬大定理,從而在數論領域開創了一個新時代。
  • 懷爾斯證明費馬大定理
    沒有多少人能相信,自己能比歷史上那些最聰明的大腦加在一起還要聰明,以至於能將大定理堅硬的外殼鑿出裂縫,最終摘取裡面的碩果。作為當代最傑出的數學家之一的懷爾斯也非常清楚擺在他面前的困境。大定理是一座聳立在人間的奇峰,讓所有敢於攀登它的人都陡然生畏。只是,他對大定理有極其特殊的感情,那是他從10歲起就有的一個夢——一個值得他為此付出終生的追求。
  • 費馬大定理:從赫克代數到橢圓曲線,一部輝煌的數學史詩
    .但是人們感覺畢竟是從另外的角度向費馬大定理靠近,而且有希望從代數幾何方面獲得解決費馬大定理的有力工具.TSW猜想來推出費馬大定理。 1988年,報紙聲稱東京大學38歲的宮岡洋證出了費馬大定理。不過也像過去一樣,被發現巨大邏輯漏洞。