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数学家的故事 (六)

(2020-09-17 06:01:13) 下一个
12 Pierre de Fermat(1601—1665)
 
Fermat广为人知,不是因为他是解析几何之父,也不是因为他是概率论之父,更不是因为他差点就成了微积分之父,而是因为他读书时爱在书的边角处做注记。
 
Fermat在阅读丢番图的《算术》时,认真地研究过书中的各种方程。1637年,Fermat曾在第11卷第8命题旁写下了下面一段话:“将一个立方数分成两个立方数之和,或者将任何一个高于二次的幂分成两个同次幂之和,都是不可能的。我对此有一个绝妙的证法 ,可惜这里空白的地方太小,写不下……”
 
注记中的论断,就是大家熟知的Fermat大猜想。他宣称有一个绝妙的证明,因为书页的空白太小,写不下。没有证明,就不能叫定理,而只能称为猜想。
 
本来,最简单有效的办法就是给Fermat先生一叠空白的纸张,请他把证明写出来。但Fermat不愿这么做。Fermat不愿公开他的证明是出了名的。他喜欢把结果告诉别人,然后挑衅地问:你能够证明吗?因此很为同时代的数学家所诟病。
 
Descartes就说他是爱吹牛的人,英国数学家John Wallis则称他为混蛋的法国人。但Fermat不在乎别人怎么说,我行我素。他是大律师,大法官,社会地位很高,不愁吃不愁穿的,政治上又没有野心,业余时间把数学当爱好,怎么开心就怎么玩,别人管得着吗?
 
Fermat出生在法国西南部的Beaumont de Lomagne小城,那一天是1601年的8月20日。他爸爸是个富有的皮草商人,因此他受过很好的教育。他能熟练地运用六种语言,分别是法语,拉丁语,古希腊语,意大利语,西班牙语和Occitan。1638年他被任命为Toulouse的大法官,1648年成了国王的议员。他一生大部分时间都在Toulouse度过,那里远离巴黎,周围也没有什么人可以聊数学。但他三十年代中期结识了Mersenne神父,这样就和巴黎的组织有联系了。Mersenne神父对数学的热心和关切是出了名的。Fermat的很多结果,就通过Mersenne神父的大嘴巴和朋友圈的信件传出去啦!
 
Fermat猜想太有名了,谁能把它解决了,就注定要在数学史上留下闪亮的名字,比星星还要闪亮,比钻石还要硬气,比大江大河还要不朽。
 
Fermat猜想,用数学语言表达出来,就是下面的方程没有正整数解:x^n +y^n = z^n,其中n是任何一个不小于3的自然数。
 
据说Fermat本人证明了n = 4 的特殊情形。一百多年后,才由瑞士大数学家欧拉(Leonhard Euler) 在1770年给出了n=3时的证明。欧拉的名气有多大,学过高等数学的,可是无人不知无人不晓,他的故事以后还会专门讲到。n=5时在1825年被Legendre和Dirichlet独立证明了。Lame在1839年证明了n=7的情形,这时猜想已过了两百年了。由此可见,该猜想有多难。接下来,还要有数不清的脑袋为它受尽折磨。
 
该猜想终于在1995年被英国数学家Andrew Wiles证明了。
 
1993年6月23日,在英国剑桥大学的一个大教室里,两百多位数学家聚精会神,正在聆听普林斯顿大学教授Andrew Wiles的演讲。讲者有心,听者有意,末了Andrew Wiles松了一口气,说:“I think I’ll stop here !”。
 
目瞪口呆的听众终于明白了,Andrew Wiles教授说了那么久,归纳成一句话,就是我证明了Fermat大猜想。
 
“I think I’ll stop here !”。
 
“我要在这里打住了!”
 
且慢,数学家们可不是善与之辈,接下来就要找刺挑毛病了,哪能轻易让你打住。
 
爱挑毛病的可都不是一般人,一个个都是十八般武艺样样精通的大行家,其中还不乏他的好朋友,全都有名有姓,实名举报。大家在妄议,在鸡蛋里面挑骨头,Andrew Wiles还不能发脾气,得老老实实接受别人的盘问和刁难。不对的就得改正,老老实实的,一点都不敢马虎,谁也不让他马虎。那一年多的日子有多难,别人不清楚,Andrew Wiles教授自己可清楚啦!看到他熬得快不行了,数学家也实在挑不出毛病了,才让他过了关,总算可以打住了。
 
Andrew Wiles的证明可不简单,世界上没有几个人看得懂。他用了数学里的核武器,证明了十万八千里以外的一个叫Taniyama-Shimura-Wei的猜想,然后弯弯绕,绕弯弯,迂回曲折几多回才证明了Fermat猜想。幸亏那些行家一个个身手不凡,没有给他绕糊涂了。现在总算有了定海神针,大家可以放心叫Fermat大定理了。
 
Fermat的一个注记,就费了我们这么多口舌,剩下的故事,只好简单粗暴一点了。
 
Descartes和他同为解析几何之父,年龄也相差无几,免不了争风吃醋,彼此互相攻击,这相关的故事,可以参考《Great Feuds in Mathematics 》by Hal Hellman。
 
Blaise Pascal生于1623年,卒于1662年,是一个英年早逝的天才。他和Fermat相差二十多岁,按理不是同一辈人。Pascal住在巴黎,两者相隔甚远,想聊个天都不容易。他们却通过写信,共同探讨一个专业赌徒提出的问题,轻轻松松弄出了一个数学分支—概率论。真的是谈笑间便成了概率论之父。
 
Fermat在微积分上的贡献,据说牛顿都有借鉴。牛顿说:“我之所以看得比别人更远,是因为我站在巨人的肩上。”巨人之一,就有Fermat 先生。
 
数学家E.T Bell说Fermat是业余数学家中的王子,写《Mathematics of Great Amateurs》一书的作者Julian Coolidge却把Fermat 踢出业余数学家的圈子。
 
那样一个才华横溢的数学天才,也配叫业余数学家?
 
呸!
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阅读 ()评论 (9)
评论
欲千北 回复 悄悄话 好文。请编号,免得重复进入或遗漏。清晰明了是数学的特征。
回复 悄悄话 可以99.999%认定他是不可能证明的。阿基米德还说给个支点就能翘起地球呢。那个时代必备的数学工具都没有,即使他有证明大概率证明过程也有严重的漏洞。

BeijingGirl1 发表评论于 2020-09-17 14:06:09
我在想, Fermat's conjecture, 他自己真的能证明吗?
回复 悄悄话 可以99.999%认定他是不可能证明的。阿基米德还说给个支点就能翘起地球呢。那个时代必备的数学工具都没有,即使他有证明大概率证明过程也有严重的漏洞。

BeijingGirl1 发表评论于 2020-09-17 14:06:09
我在想, Fermat's conjecture, 他自己真的能证明吗?
泥中隐士 回复 悄悄话 费尔玛和这些工作有关:解析几何里圆和直线的方程,函数的图像,函数的导数作为曲线切线的斜率。但另外几个人也有关包括笛卡尔,牛顿的数学教授Barrow, Pascal, John Wallis。说是不晓得到底是谁发现发明这些重要的概念方法。
相当长久 回复 悄悄话 解析几何之父是笛卡尔
BeijingGirl1 回复 悄悄话 我在想, Fermat's conjecture, 他自己真的能证明吗?
areYOUsure 回复 悄悄话 好文!
Timberwolf 回复 悄悄话 民科
在武术界就是谁都没见过但个个都知道的扫地僧一类
charlie_us 回复 悄悄话 Loving reading your Stories of Mathematicians. Bookmarked your Bo Ke
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