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哥德巴赫

王朝百科·作者佚名  2009-10-24
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哥德巴赫(Goldbach C.,1690.3.18-1764.11.20)是德国数学家;出生于格奥尼格斯别尔格(现名加里宁城);曾在英国牛津大学学习;原学法学,由于在欧洲各国访问期间结识了贝努利家族,所以对数学研究产生了兴趣;曾担任中学教师。1725年到俄国,同年被选为彼得堡科学院院士;1725年~1740年担任彼得堡科学院会议秘书;1742年移居莫斯科,并在俄国外交部任职。

1729年-1764年,哥德巴赫与欧拉保持了长达三十五年的书信往来。

在1742年6月7日给欧拉的信中,哥德巴赫提出了一个命题。他写道:

"我的问题是这样的:

随便取某一个奇数,比如77,可以把它写成三个素数之和:

77=53+17+7;

再任取一个奇数,比如461,

461=449+7+5,

也是三个素数之和,461还可以写成257+199+5,仍然是三个素数之和。这样,我发现:任何大于5的奇数都是三个素数之和。

但这怎样证明呢?虽然做过的每一次试验都得到了上述结果,但是不可能把所有的奇数都拿来检验,需要的是一般的证明,而不是个别的检验。"

欧拉回信说,这个命题看来是正确的,但是他也给不出严格的证明。同时欧拉又提出了另一个命题:任何一个大于2的偶数都是两个素数之和。但是这个命题他也没能给予证明。

不难看出,哥德巴赫的命题是欧拉命题的推论。事实上,任何一个大于5的奇数都可以写成如下形式:

2N+1=3+2(N-1),其中2(N-1)≥4.

若欧拉的命题成立,则偶数2(N-1)可以写成两个素数之和,于是奇数2N+1可以写成三个素数之和,从而,对于大于5的奇数,哥德巴赫的猜想成立。

但是哥德巴赫的命题成立并不能保证欧拉命题的成立。因而欧拉的命题比哥德巴赫的命题要求更高。

现在通常把这两个命题统称为哥德巴赫猜想

二百多年来,尽管许许多多的数学家为解决这个猜想付出了艰辛的劳动,迄今为止它仍然是一个既没有得到正面证明也没有被推翻的命题。

十九世纪数学家康托(Cantor G.F.L.P.,1845.3.3~1918.1.6)耐心地试验了1000以内所有的偶数,奥培利又试验了1000~2000的全部偶数,他们都肯定了在所试验的范围内猜想是正确的。1911年梅利指出,从4到9000000之间绝大多数偶数都是两个素数之和,仅有14个数情况不明。后来甚至有人一直验算到三亿三千万这个数,都肯定了猜想是正确的。

1900年,德国数学家希尔伯特(Hilbert D.,1862.1.23~1943.2.14)在巴黎国际数学家大会上提出了二十三个最重要的问题供二十世纪的数学家来研究。其中第八问题为素数问题;在提到哥德巴赫猜想时,希尔伯特说这是以往遗留的最重要的问题之一。

1921年,英国数学家哈代(Hardy G.H.,1877.2.7~1947.12.1)在哥本哈根召开的数学会议上说过,哥德巴赫猜想的困难程度可以和任何没有解决的数学问题相比。

近一百年来,哥德巴赫猜想吸引着世界上许多著名的数学家,并在证明上取得了很大的进展。在对一切偶数的研究方面,苏联人什尼列尔曼(1905~1938)第一个取得了成果,他指出任何整数都可以用一些素数的和来表示,而加数的个数不超过800000。1937年,苏联数学家维诺格拉夫(1891.9.14~1983.3.20)取得了进一步的成果,他证明了任何一个相当大的奇数都可以用三个素数的和来表示。中国数学家陈景润(1933~ 1996)于1966年取得了更大的进展,他证明了每一个充分大的偶数都可以表示为一个素数与另一个自然数之和,而这另一个自然数可以表示为至多两个素数的乘积。通常简称此结果为大偶数可表为"1+2"。在陈景润之前,关于大偶数可表示为s个素数之积与t个素数之积的和的"s+ t"问题的

研究进展情况1920年,挪威的布龙证明了"9+9";

1924年,德国的拉特马赫证明了"7+7";

1932年,英国的埃斯特曼证明了"6+6";

1937年,意大利的蕾西先后证明了"5+7"、"4+9"、"3+15"和"2+366";

1938年,苏联的布赫夕太勃证明了"5+5",1940年他又证明了"4+4";

1948年,匈牙利的兰恩尼证明了"1+C",其中C很大;

1956年,中国的王元(1930~ )证明了"3+4";1957年,他又先后证明了"3+3"和"2+3";

1962年,中国的潘承洞(1934~ )和苏联的巴尔巴恩证明了"1+5";

1962年,中国的王元证明了"1+4";1963年,中国的潘承洞和苏联的巴尔巴恩证也证明了"1+4";

1965年,苏联的布赫夕太勃和小维诺格拉夫及意大利的波波里证明了"1+3";

1966后,中国的陈景润证明了"1+2"。

最终将由哪个国家的哪位数学家攻克大偶数表为两个素数之和(即"1+1")的问题,现在还无法预测。

哥德巴赫猜想意义“用当代语言来叙述,哥德巴赫猜想有两个内容,第一部分叫做奇数的猜想,第二部分叫做偶数的猜想。奇数的猜想指出,任何一个大于等于7的奇数都是三个奇(“奇”fangfangma所加,好像大部分网站都有“奇”)素数的和。偶数的猜想是说,大于等于4的偶数一定是两个奇(“奇”fangfangma所加,好像大部分网站都有“奇”)素数的和。”(引自《哥德巴赫猜想与潘承洞》)

关于歌德巴赫猜想的难度我就不想再说什么了,我要说一下为什么现代数学界对歌德巴赫猜想的兴趣不大,以及为什么中国有很多所谓的民间数学家对歌德巴赫猜想研究兴趣很大。

事实上,在1900年,伟大的数学家希尔伯特在世界数学家大会上作了一篇报告,提出了23个挑战性的问题。歌德巴赫猜想是第八个问题的一个子问题,这个问题还包含了黎曼猜想和孪生素数猜想。现代数学界中普遍认为最有价值的是广义黎曼猜想,若黎曼猜想成立,很多问题就都有了答案,而歌德巴赫猜想和孪生素数猜想相对来说比较孤立,若单纯的解决了这两个问题,对其他问题的解决意义不是很大。所以数学家倾向于在解决其它的更有价值的问题的同时,发现一些新的理论或新的工具,“顺便”解决歌德巴赫猜想。

例如:一个很有意义的问题是:素数的公式。若这个问题解决,关于素数的问题应该说就不是什么问题了。

为什么民间数学家们如此醉心于哥猜,而不关心黎曼猜想之类的更有意义的问题呢?

一个重要的原因就是,黎曼猜想对于没有学过数学的人来说,想读明白是什么意思都很困难。而歌德巴赫猜想对于小学生来说都能读懂。

数学界普遍认为,这两个问题的难度不相上下。

民间数学家解决歌德巴赫猜想大多是在用初等数学来解决问题,一般认为,初等数学无法解决歌德巴赫猜想。退一步讲,即使那天有一个牛人,在初等数学框架下解决了歌德巴赫猜想,有什么意义呢?这样解决,恐怕和做了一道数学课的习题的意义差不多了。

当年柏努力兄弟向数学界提出挑战,提出了最速降线的问题。牛顿用非凡的微积分技巧解出了最速降线方程,约翰·柏努力用光学的办法巧妙的也解出最速降线方程,雅克布·柏努力用比较麻烦的办法解决了这个问题。虽然雅克布的方法最复杂,但是在他的方法上发展出了解决这类问题的普遍办法——变分法。现在来看,雅克布的方法是最有意义和价值的。

同样,当年希尔伯特曾经宣称自己解决了费尔马大定理,但却不公布自己的方法。别人问他为什么,他回答说:“这是一只下金蛋的鸡,我为什么要杀掉它?”的确,在解决费尔马大定理的历程中,很多有用的数学工具得到了进一步发展,如椭圆曲线、模形式等。

所以,现代数学界在努力的研究新的工具,新的方法,期待着哥德巴赫猜想这个“下金蛋的鸡”能够催生出更多的理论。

 
 
 
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