数论人生

数论是一门学科,也是我的人生。有人把酒论英雄,我用数字描天下。
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Goldbach 猜想的证明

(2021-09-20 11:09:21) 下一个

哥德巴赫猜想是德国数学家Christian Goldbach在18世纪中期提出来的。它说的是,任何一个大于4的偶数都可以写为两个奇素数之和。命题如此简单,以致于很多人都误以为其证明也十分简单,却不曾想大错特错了。我的硕士导师,曾经跟一个教代数的教授开玩笑说,老王啊,我这里有一道算术证明题,它是这样的,。。。,你能不能帮忙证明一下?王教授爽快地答应了,说,明天告诉你答案。明天的情形可想而知。如今,差不多三百年过去了,尽管有许多人声称证明了这个猜想,但是没有一个证明经得起验证。

有人用高速计算机验证到了几十亿,论断都是成立的;然而,这还算不得严格意义上的数学证明。难道一个证明就那么重要吗?非也非也,只是由于对证明的探究,让人们加深了对素数性质的理解,导致了一些相关联知识的发现,比如Zeta函数。一个数学命题能不能被证明,跟普通人的生活没有一丝一毫的关系。

数学家们研究这个问题的策略是分阶段进行。在二十世纪三、四十年代,苏联数学家证明了,充分大的奇数可以表示为三个素数之和;用的是三角和估计的办法。在五、六十年代,中国数学家们证明了“2 + 3”、“1 + 4”、“2 + 2”、“1 + 3”等等,最终,陈景润证明了“1 + 2”。他们用的都是“筛法”。在七十年代,华罗庚尝试了一种初等方法,即通过二元一次不定方程的解的个数,去估计一个大偶数表示为两个素数之和的方法数。他估计出了主项,与大数学家Hardy预测的结果一致。他的一个学生,中科院系统所的研究员那吉生,估计了一个次项。我在1985年见过那先生;他说,如果你对此感兴趣,就去估计那些剩余的项。

我对此有兴趣的不是问题本身,而是想知道最底层、最深入的数学计算到底是什么;也就是说,数学里到底有不有“原子和”。我导出了二元一次不定方程的解数的精确计算公式,再加上三角和的估计式,还有莫比乌斯函数的部分和的精确估计,最终证明了哥德巴赫猜想。原来原子和就是最简单方程的解数,再加上自然数的等幂和。有了这些式子,还有什么不能计算的呢?!

由于网页不能显示数学公式,我这里只能做些口头描述。如果哪位看客对计算细节有兴趣,可与本人联系。

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