央廣網北京9月24日消息(記者潘毅)據中國之聲《新聞縱橫》報導,159年前,德國數學家黎曼在題為《論小於給定數值的素數個數》的論文中提出的「黎曼猜想」,一直以來被視作「純數學領域最重要的問題之一」,是一千多條數學命題成立的前提條件。儘管無數一流數學家向證明黎曼猜想發起衝擊,卻無一人能成功,不過也許就在今天,著名數學家、菲爾茲獎和阿貝爾獎雙料得主阿蒂亞爵士或將成為這樣一個劃時代的人物。
阿蒂亞此前宣布,將於9月24日在海德堡獲獎者論壇的演講中公布他對黎曼猜想的證明。他表示,自己基於馮·諾依曼、希策布魯赫和狄拉克等人的成果,使用一種「簡單而全新」的方法證明了黎曼猜想。
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。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。」
「千禧難題」一共包含7個問題,解出一道便可獲得100萬美元的獎金,挑戰時間不限,題解必須發表在國際知名刊物上,並且要通過2年的驗證期和專家小組的審核。「千禧難題」的提出是為了呼應1900年的23個希爾伯特難題,而這兩次「出題」中唯一重複的就是黎曼猜想。弗倫克爾認為:「這是數學中最著名的一個問題,取代了上世紀90年代中葉被懷爾斯和泰勒解決的費馬大定理。黎曼猜想最核心的問題就是我們所說的『Zeta函數』。」
「黎曼猜想」正是關於這個被稱為黎曼Zeta函數的復變量函數的猜想。物理學博士、科普作家盧昌海告訴記者,黎曼Zeta函數跟許多其它函數一樣,在某些點上取值為零,那些點被稱為黎曼Zeta函數的零點,而其中特別重要的一部分零點被稱為非平凡零點。盧昌海解釋:「黎曼當年提出一個猜想,就是黎曼Zeta函數的所有非平凡零點都正好排在複平面上的一條直線上,這條直線被稱為臨界線。雖然表面上看只是關於一個複平面函數的猜想,實際上它跟素數分布有非常密切的關係。」
黎曼猜想的一個重要特點,就是它跟素數分布有著密切關係。盧昌海解釋,由於素數分布是數論中的重要課題,數論又被德國數學家高斯稱為「數學的皇后」的重要領域,這在一定程度上奠定了黎曼猜想的重要性。現在數學界有超過一千條數學命題,是以黎曼猜想的成立為前提的,也就是說它的表述都是「假如一旦猜想或者它的某種廣義形式成立,那麼可以有這樣一個結果」。黎曼猜想如果被證明,數學上幾乎一夜之間就可以增添一千多條定理。因為那些原來是有條件成立的命題,就全都變成定理了。
而另一方面,一旦證明黎曼猜想是偽命題,同樣有大量的數學命題面臨危機。不過對於有觀點認為黎曼猜想被證明,會使現有的所有網際網路加密方式存在風險,盧昌海表示,並沒有哪一種網際網路加密方式是以「黎曼猜想的不成立」為前提的,「對現實應用來說,目前據我所知並沒有什麼特別影響,主要是對純數學(有影響)。」
雖然歷史上也有人曾宣稱自己「證明了黎曼猜想」,但是最終都被發現存在嚴重的漏洞——其中最廣為人知的是美國數學家納什,他的經歷被拍成了電影《美麗心靈》,但是他對黎曼猜想的證明過程,卻災難性地展示了他的精神分裂症。自黎曼猜想提出後的159年以來,無數頂尖的數學家都試圖挑戰黎曼猜想,但他們前僕後繼的努力,只是逐漸成就了黎曼猜想愈發顯赫的名聲。
為什麼黎曼猜想這麼難?盧昌海說:「只是我們相信所有試圖證明黎曼的那些第一流數學家幾乎都考慮了當時能考慮到的所有方向。沿這些方向、以他們的能力都沒有辦法把這個猜想證明出來,可見真正的證明可能是非常艱辛的一條路。」
而這次宣稱「一個簡單而全新的方法」證明黎曼猜想的阿蒂亞爵士,也是一位功勳卓著的數學家。解開159歲的黎曼猜想的鑰匙,或掌握在89歲的阿蒂亞手中,最難的數學題遭遇當世最牛的數學家,這樣的巔峰對決猶如「華山論劍」,備受矚目。但是盧昌海在自己的微博上表示,對於阿蒂亞此次的證明持審慎態度,黎曼猜想或許還在等待真正的勇士前來破解。
盧昌海說:「阿蒂亞爵士,他本人今年已經89歲了。在過去的幾年裡面,他已經不止一次地宣稱解決了非常困難的數學難題,或者把原本非常困難的解決方案做了大幅簡化。但是這些論文或者宣稱也被發現都有錯誤,而且這些錯誤並不是在嚴整結構中發現的微妙錯誤,而是幾乎不知所云、結構非常鬆散的一些證明。阿蒂亞爵士現在的情況以及他最近幾年的經歷,使數學界不會持樂觀態度。」
但是對於阿蒂亞本人來說,作為曾經在過去半個多世紀裡拿下了大量崇高獎項、成為最接近「大滿貫」的數學家之一的人,榮譽並沒有成為他再度衝擊高峰的負擔,正如他所說:「我已得到自己所需的全部獎項,還有什麼可失去的?這就是我為什麼會冒年輕研究者不準備冒的險。」