哥德巴赫猜想爲什麼被稱爲1+1

許多國人都聽說過哥德巴赫猜想,然而大部分人對它的印象僅僅侷限在陳景潤的事蹟和證明“1+1=2”上,那麼真實的哥德巴赫猜想真的只是幼兒園水平的問題嗎,陳景潤到底為此做了什麼樣的工作?

哥德巴赫猜想雖然名聲赫赫,但它的題面並不費解,只要具備小學數學水平就能理解它的內涵。首先我們介紹有關概念:質數又稱素數,是指在大於1的自然數中,除了1和它本身以外不再有其他因數的數,與之相對的是合數,指自然數中除了能被1和本身整除外,還能被其他數(0除外)整除的數。而1既不屬於質數也不屬於合數。最小的合數是4。

18世紀上半葉,標準的“富二代” ,德國業餘數學家哥德巴赫偶爾發現:任何大於7的奇數都是三個素數之和。

哥德巴赫猜想為什麼被稱為1+1

“富二代”哥德巴赫


比如77,可以把它寫成三個素數之和:77=53+17+7;

再任取一個奇數,比如461,461=449+7+5,也是三個素數之和;

461還可以寫成257+199+5,仍然是三個素數之和。

怎樣證明呢?1742年,毫無辦法的哥德巴赫寫信求教於權威數學家歐拉,而歐拉很快回信認可了這一猜想,但是坦誠無法證明。同時歐拉根據哥德巴赫的問題引申出另一個猜想:每個偶數是兩個質數之和…… 於是兩個人對此問題進行了深入的談論和拓展。

哥德巴赫猜想為什麼被稱為1+1

歐拉


後人根據兩人的研究,略作整理,給出了哥德巴赫猜想的最終版本:

A:每一個大於或等於6的偶數都可以表示為兩個奇質數(非2的質數)之和

B:每一個大於或等於9的奇數都可以表示為三個奇質數之和

哥德巴赫猜想為什麼被稱為1+1

猜想手稿

該猜想成為了一座把奇數、偶數與質數聯結起來的橋樑,很明顯,用具體的數字進行驗算就可以看出這兩個猜測的正確性。

而在這兩個猜想中,猜想B是僅僅依賴於猜想A的,是猜想A的直接推論。因為每一個大於或等於9的奇數減去3都是偶數,這樣就能寫成兩個奇質數之和。所以,解決哥德巴赫猜想關鍵在於證明命題A。

1937年,俄國數學家維諾格拉多夫(I. M. Vinogradov)基本證實了奇數的哥德巴赫猜想。維諾格拉多夫定理指出,任何充分大的奇數都能寫成三個素數之和。也就是說,在數軸上取一個大數,從這個數往後看,哥德巴赫猜想都對;在這個數前面的奇數,需要用手或計算機來驗證。然而,人們發現這個所謂的充分大的數大約是10的500000次方,這是一個目前連計算機都望而卻步的數。

之後的數學家們採用了不同的方法試圖證明猜想,其中“殆素數”法的影響最為深遠,殆素數就是素因子個數不多的正整數。現設N是偶數,雖然現在不能證明N是兩個素數之和,但是可以證明它能夠寫成兩個殆素數的和,即N=A+B,其中A和B的素因子個數分別不超過常數a和b。簡單的說,偶數可表示為a個質數的乘積與b個質數的乘積之和,顯然,哥德巴赫猜想就可以寫成"1+1"。不瞭解哥德巴赫猜想的人們將其誤解為“1+1=2”,正是來源於此。

上世紀20年代,挪威數學家布朗用一種古老的數學方法“篩法”證明了每一個大偶數可分解為一個不超過9個素數之積與一個不超過9個素數之積的和(簡稱9+9)。從此,各國數學家紛紛採用篩法去研究哥德巴赫猜想。

中國數學家為此做出了突出貢獻,其中1962年,,原山東大學校長,著名數學家潘承洞證明了“1 + 5”,緊接著同門師兄王元證明了“1 + 4”, 1973年,陳景潤髮表論文《大偶數表為一個素數與不超過兩個素數乘積之和》(實際上在1966年就已經完成工作),標誌著“1 + 2”的證明已經完成。50年過去了,這至今仍是離最終破解猜想最近的一步。

哥德巴赫猜想為什麼被稱為1+1

陳景潤


有人大膽的猜測,如果沿著老路走,“1 + 2 ”已經是到達最輝煌的頂點,不可能再前進一步了,哪怕是最後一步。也有人認為而要繼續向後研究,就必須發展一套全新的理論與方法,似乎哥德巴赫猜想已經到達了最關鍵的瓶頸上,等待著最後的“臨門一腳”。

數學王子高斯有一句名言:“數學是科學的女王,數論是數學的王冠”。而哥德巴赫猜想正是數論這頂皇冠上最耀眼的明珠。誰能最終得到這顆明珠,我們拭目以待!

哥德巴赫猜想為什麼被稱為1+1



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