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三大數學難題之一 -哥德巴赫猜想
史上和質數有關的數學猜想中,最著名的當然就是「哥德巴赫猜想」了。
1742年6月7日,德國數學家哥德巴赫在寫給著名數學家歐拉的一封信中,提出了兩個大膽的猜想:
一、任何不小於6的偶數,都是兩個奇質數之和;
二、任何不小於9的奇數,都是三個奇質數之和。
這就是數學史上著名的「哥德巴赫猜想」。顯然,第二個猜想是第一個猜想的推論。因此,只需在兩個猜想中證明一個就足夠了。
同年6月30日,歐拉在給哥德巴赫的回信中, 明確表示他深信哥德巴赫的這兩個猜想都是正確的定理,但是歐拉當時還無法給出證明。由於歐拉是當時歐洲最偉大的數學家,他對哥德巴赫猜想的信心,影響到了整個歐洲乃至世界數學界。從那以後,許多數學家都躍躍欲試,甚至一生都致力於證明哥德巴赫猜想。可是直到19世紀末,哥德巴赫猜想的證明也沒有任何進展。證明哥德巴赫猜想的難度,遠遠超出了人們的想象。有的數學家把哥德巴赫猜想比喻為「數學王冠上的明珠」。
我們從6=3+3、8=3+5、10=5+5、……、100=3+97=11+89=17+83、……這些具體的例子中,可以看出哥德巴赫猜想都是成立的。有人甚至逐一驗證了3300萬以內的所有偶數,竟然沒有一個不符合哥德巴赫猜想的。20世紀,隨著計算機技術的發展,數學家們發現哥德巴赫猜想對於更大的數依然成立。可是自然數是無限的,誰知道會不會在某一個足夠大的偶數上,突然出現哥德巴赫猜想的反例呢?於是人們逐步改變了探究問題的方式。
1900年,20世紀最偉大的數學家希爾伯特,在國際數學會議上把「哥德巴赫猜想」列為23個數學難題之一。此後,20世紀的數學家們在世界範圍內「聯手」進攻「哥德巴赫猜想」堡壘,終於取得了輝煌的成果。
20世紀的數學家們研究哥德巴赫猜想所採用的主要方法,是篩法、圓法、密率法和三角和法等等高深的數學方法。解決這個猜想的思路,就像「縮小包圍圈」一樣,逐步逼近最後的結果。
1920年,挪威數學家布朗證明了定理「9+9」,由此劃定了進攻「哥德巴赫猜想」的「大包圍圈」。這個「9+9」是怎麼回事呢?所謂「9+9」,翻譯成數學語言就是:「任何一個足夠大的偶數,都可以表示成其它兩個數之和,而這兩個數中的每個數,都是9個奇質數之積。」 從這個「9+9」開始,全世界的數學家集中力量「縮小包圍圈」,當然最後的目標就是「1+1」了。
1924年,德國數學家雷德馬赫證明了定理「7+7」。很快,「6+6」、「5+5」、「4+4」和「3+3」逐一被攻陷。1957年,中國數學家王元證明了「2+3」。1962年,中國數學家潘承洞證明了「1+5」,同年又和王元合作證明了「1+4」。1965年,蘇聯數學家證明了「1+3」。
1966年,中國著名數學家陳景潤攻克了「1+2」,也就是:「任何一個足夠大的偶數,都可以表示成兩個數之和,而這兩個數中的一個就是奇質數,另一個則是兩個奇質數的積。」這個定理被世界數學界稱為「陳氏定理」。
由於陳景潤的貢獻,人類距離哥德巴赫猜想的最後結果「1+1」僅有一步之遙了。但為了實現這最後的一步,也許還要歷經一個漫長的探索過程。有許多數學家認為,要想證明「1+1」,必須通過創造新的數學方法,以往的路很可能都是走不通的。
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