漫畫:什麼是哥德巴赫猜想?

2020-12-21 CSDN

故事發生在小灰上小學的時候,有一天小灰向他的小學老師請教問題......

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哥德巴赫猜想的起源

說起哥德巴赫猜想的起源,就不得不提到兩個人,其中一位是業餘數學家哥德巴赫,另一位是著名的大數學家歐拉

首先讓我們來回顧一下素數的含義:

所謂素數,就是除了1和它本身以外,無法被其他自然數所整除的數。比如 2,3,5,7,11,13,17,19......

話說有一天,哥德巴赫同學腦洞大開,發現有許多正整數都可以寫成三個素數之和。

什麼意思呢?讓我們看幾個例子:

整數9,可以寫成 2+2+5

整數16,可以寫成 2+7+7

整數30,可以寫成2+11+17

那麼,如何能證明,任何一個大於5的整數都可以寫成三個素數之和?

哥德巴赫自己也想不出來,於是他寫信詢問他的朋友歐拉。

歐拉把哥德巴赫的命題做了如下轉化:

任何一個大於2的偶數,都可以寫成兩個素數之和。

這又是什麼意思呢?讓我們再看幾個例子:

偶數6,可以寫成 3 + 3

偶數18,可以寫成 5 + 13

偶數24,可以寫成 5 + 19

「任何一個大於5的整數,都可以寫成三個素數之和。」

「任何一個大於2的偶數,都可以寫成兩個素數之和。」

為什麼說這兩個命題等價呢?

簡單地解釋,把所有寫成兩素數之和的偶數再加上2或3,就可以表示一切大於5的正整數:

這樣一個等價版本的命題,就成為了後世著名的哥德巴赫猜想

什麼是殆素數 ?

所謂殆素數,是指素數因子的個數不超過某一固定常數的正整數。

比如 15=3×5,有2個素數因子,我們可以說整數15是素數因子數量不超過2的殆素數。

再比如 45 = 3×3×5,有3個素數因子,我們可以說整數45是素數因子數量不超過3的殆素數。

而真正的素數,本身就只有1個素數因子。

想要一步到位證明哥德巴赫猜想,即「任何一大於2的偶數都可以寫成兩個素數之和」,恐怕並不太容易。那麼我們不妨降低要求,首先證明任何一個大於2的偶數都可以寫成兩個殆素數之和,再一步一步向最終目標推進。

功夫不負有心人,1920年,有人成功證明了任何一個大於2的偶數都可以寫成兩個 「素數因子數量不超過9」 的殆素數之和,這個成果被簡稱為 「9+9」

很快,更多的 「捷報」 陸續誕生:

1924年,「7 + 7」 被成功證明,即任何一個大於2的偶數都可以寫成兩個「素數因子數量不超過7」 的殆素數之和。

1932年,「6 + 6」 被成功證明。

1937年,「5 + 7」、「4 + 9」 被成功證明。

1938年,「5 + 5」 被成功證明。

1940年,「4 + 4」 被成功證明。

1956年,「3 + 4」、「3 + 3」、「2 + 3」 被成功證明。

1962年,「1 + 5」、 「1 + 4」 被成功證明。

1965年,「1 + 3」 被成功證明。

1966年,「1 + 2」 被成功證明,這一次的功臣是我國的著名數學家陳景潤先生。

用最直白的語言來描述,陳景潤證明了任何一個大於2的偶數都可以寫成(素數A+素數B×素數C)或(素數A+素數B)的形式。

此時,關於哥德巴赫猜想的研究進展距離最終目標只有一步之遙!

而這個問題的終點,「任何一大於2的偶數都可以寫成兩個素數之和」,就是傳說中的 「1+1」

因此,這裡的「1+1」指的是兩個素數之和,千萬不要把它理解成字面上的1+1=2,不然就丟人現眼了!

哥德巴赫猜想的未來

既然陳景潤先生已經成功證明了 「1+2」,那麼最終證明 「1+1」 豈不是手到擒來了?

很遺憾,一直到50多年後的今天,哥德巴赫猜想的終點 「1+1」 還是沒有得到成功證明。

時至今日,有許許多多的 「民間數學家」 花費大量精力試圖證明哥德巴赫猜想,他們對於數學世界的探索精神很值得讚賞。但是,由於缺乏起碼的數學功底,他們的證明往往從根兒上就是錯誤的。

但是話說回來,我們也期望著有朝一日,哥德巴赫猜想能夠被某個絕世的數學天才成功證明。

作者:小灰,本文經授權轉自個人公眾號「程式設計師小灰」,版權歸其所有。

【End】

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  • 陳景潤研究哥德巴赫猜想有何意義?
    30年前,陳景潤是國內有名的科學明星,他將哥德巴赫猜想證明到了1+2,即大偶數可以表示為一個質數與不超過兩個質數乘積之和的形式。這項成果到目前也是最接近哥德巴赫猜想最終結果1+1的證明。哥德巴赫猜想是數論中的一道著名題目,數論是研究數的規律及性質的一門數學分支,目前看數論是非常基礎的數學,除了基本的運算,在技術領域很少用到數論知識,也很少用到質數的分布。在自然科學領域同樣也很少用到這些。這並不意味著數論不重要,研究數的數學分支,從某種意義上說可以是最基礎最重要的數學部分。
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    哥德巴赫猜想是數論領域中的問題,數論是研究數的規律的一門數學分支。相對於數學的其他分支,目前數論在現實生活中的應用非常少,數的規律只有很少一點投入到了應用,比如大的質數可以在加密領域派上用場。而哥德巴赫猜想,更是看不到它能有什麼實際應用。
  • 數學界著名的哥德巴赫猜想難道就是要證明1+1=2?
    這幾天一直有朋友在評論區或者私信我說講一講哥德巴赫猜想,那麼我們今天就來說一說哥德巴赫猜想。首先我們在這裡強調一下,哥德巴赫猜想不是證明1+1=2,不是1+1=2,不是1+1=2,重要的事情說三遍!以後出去千萬別說哥德巴赫猜想就是證明1+1=2,這實在太雷人了!1+1=2其實是定義,2就定義為1與1的和。哥德巴赫猜想說起來其實很簡單,就是證明任意一個大於2的偶數,都可以拆成兩個素數的和簡稱1+1。這裡的1+1是一個素數加另一個素數的意思。素數就是指那些只能被自己和1整除的整數,比方說5,7,11,13都是素數。
  • 陳景潤要證明的哥德巴赫猜想是1+1=2嗎?
    任何一個大於2的偶數都可以表示成兩個質數之和的形式,這就是哥德巴赫猜想的歐拉表述。這一猜想至今沒有被證明,也沒有被證偽。人們難以找出質數的確切分布規律,這可能是哥德巴赫猜想難以證明或證偽的原因。這種方法也被用到了證明哥德巴赫猜想上,證明思路大體是這樣的,a個質數的乘積加上b個質數的乘積如果被證明可以表示出所有的大偶數,這樣就證明了a+b。把a和b逐漸減小,一直減小到1,就證明了任意的大偶數都可以表示成一個質數加上一個質數的形式,簡稱1+1。中國人對哥德巴赫猜想有著特殊的情結。
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