100萬美元獎金、159年難題 「黎曼猜想」或將揭開謎底

2021-01-13 央廣網

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。」

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  • 年近90的數學家要證明「黎曼猜想」?一起來圍觀!
    黎曼猜想由德國數學家波恩哈德·黎曼於1859年提出,很多深入且重要的數學和物理結果都能在它成立的大前提下得到證明。CGTN稱,阿提亞利用「Todd函數」對黎曼猜想進行反證。演講之後,阿提亞回答了公眾提問,他表示「他值得獲得百萬美元獎金(美國克雷數學研究所2000年稱解決「千禧問題」將獲100萬美元獎金),但這項證明也還需要更多的工作」。
  • 159年的數學難題就這樣搞定了?並沒有
    它是最難賺到的100萬1978年,報告文學作家徐遲發表了《哥德巴赫猜想》,講述中國數學家陳景潤的故事(在這一猜想的論證中,陳景潤取得了迄今最出色的成果)。從此,「哥德巴赫猜想」成了中國家喻戶曉的名詞。數學界有很多這類猜想和假設,比如費馬猜想、四色猜想、龐加萊猜想等等,這三個猜想目前已證畢。1900年8月8日,德國數學家戴維·希爾伯特在巴黎第二屆國際數學家大會上,提出新世紀數學家應當努力解決的23個數學難題。2000年5月24日,美國克雷數學研究所又提出7個「千禧難題」,還開出了每題100萬美元的懸賞。
  • 世界七大數學難題,破解一個100萬美元,網友:有些心動了
    但是世界上,卻存在一些極其難的數學題,像是這個世界七大數學難題,是七個由美國克雷數學研究所,於2000年5月24日公布的數學猜想。讓人覺得有些驚訝的是,如果解決一個難題的話,那麼就可以獲得100萬美元的獎勵,全解出來的話,那麼就700萬美元到手。我們不妨來看看,這到底是些什麼難題吧。
  • 159年!這個被譽為「千禧年七大難題」的猜想解開了?
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    參考消息網9月26日報導英媒稱,儘管有人聲稱可以證明,但「黎曼猜想」可能仍未被解決。據英國《新科學家》周刊網站9月24日報導,數學中最著名的未解難題之一可能仍未被解決。在9月24日的海德堡國際數學與計算機科學獲獎者論壇上,退休數學家麥可·阿提亞發表了其所謂的證明「黎曼猜想」的思路。他的同行們在近160年的時間裡都未能證明「黎曼猜想」。阿提亞說:「證明『黎曼猜想』會讓你成名。如果你已經成名,那就會臭名遠揚。沒人相信有人能證明『黎曼猜想』,因為它太難了。還沒有人能證明它,所以現在為什麼你能呢?當然,除非你有了一個全新思路。」
  • 黎曼猜想的重要意義
    提起「黎曼猜想」,大家可能僅僅是聽說過,或者僅僅知道這個難題的名稱而已,至於它究竟是什麼問題,為什麼如此重要,大多數人可能是一無所知。在這次會議上,德國著名的數學家希爾伯特做了題為「數學問題」的演講,列出了一系列他認為最為重要的數學難題,引起了很多數學家的興趣。時隔100年,也就是2000年,美國克雷數學研究所的數學家們在巴黎也召開了一次數學會議,參加會議的科學家們也列出了他們自己認為最為重要的數學難題。雖然他們的聲望遠遠不及希爾伯特,但為表明其重要性和鼓勵攻克難題,他們為每個難題開設了100萬美元的獎金。
  • 數學界將出大事!159 年沒有得到解決的黎曼猜想,24 日或將被證明
    IT之家9月20日消息 近日,菲爾茲獎和阿貝爾獎雙料得主、英國皇家學會前主席麥可· 阿提亞爵士宣稱自己證明了黎曼猜想,他將在9月24日的海德堡獲獎者論壇上進行宣講,屆時或將給出黎曼猜想的全部證明過程。黎曼猜想的內容無法用完全初等的數學來描述。
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    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。