內容:在1849年,阿爾方·德·波利尼亞克提出了一般的猜想:對所有自然數k,存在無窮多個素數對(p, p + 2k)。k = 1的情況就是孿生素數猜想。孿生素數就是指相差2的素數對,例如3和5,5和7,11和13…。這個猜想正式由希爾伯特在1900年國際數學家大會的報告上第8個問題中提出,可以這樣描述:存在無窮多個素數p,使得p + 2是素數。素數對(p, p + 2)稱為孿生素數。
進展:2013年4月17日,數學家張益唐將論文投給世界數學界最負聲譽的《數學年刊》(Annals of Mathematics),在張益唐的論文中,他給出的結果是,存在無數對相鄰素數,它們的差相差不過7000萬。但這只是一個估計,並非張益唐的方法能得到的最好結果。在論文出爐後,一些數學家吃透了新方法,開始試著改進這個常數,進一步拉近了與最終解決孿生素數猜想的距離。在2014年2月,張益唐的七千萬已經被縮小到246。
雖然我是一個數學在讀博士,但是看到這個問題的時候,一下子也感覺有點不好回答了。因為數學上的難題很多很多,有很多數學難題幾百年都沒有得到解決。而數學家們也在不斷探索和衝鋒,以求解決這些問題。問題的提出是富有意義的,問題的探索和解決過程也是極富意義的。下面列了幾個猜想,歡迎大家一起交流和討論。
哥德巴赫猜想等級:五顆星,數學王冠上的鑽石;
內容:哥德巴赫1742年給尤拉的信中哥德巴赫提出了以下猜想:任一大於2的偶數都可寫成兩個質數之和。但是哥德巴赫自己無法證明它,於是就寫信請教赫赫有名的大數學家尤拉幫忙證明,但是一直到死,尤拉也無法證明。
進展:1966年陳景潤證明了"1+2"成立,即"任一充分大的偶數都可以表示成二個素數的和,或是一個素數和一個半素數的和"。1956年,王元證明了“3+4”;同年,原蘇聯數學家阿·維諾格拉朵夫證明了“3+3”;1957年,王元又證明了“2+3”;潘承洞於1962年證明了“1+5”;1963年,潘承洞、巴爾巴恩與王元又都證明了“1+4”;1966年,陳景潤在對篩法作了新的重要改進後,證明了“1+2”。
黎曼猜想等級:五顆星,巍峨山峰,屹立不倒;
內容:黎曼函式的所有的非平凡零點,實部都是1/2。1859年,黎曼被選為了柏林科學院的通訊院士,之後他向柏林科學院提交了一篇題為“論小於給定數值的素數個數”的論文。這篇只有短短八頁的論文就是黎曼猜想的“誕生地”。
進展:黎曼猜想自 “誕生”以來,已過了160個春秋,在這期間,它就像一座巍峨的山峰,吸引了無數數學家前去攀登,卻誰也沒能登頂。有人統計過,在當今數學文獻中已有超過一千條數學命題以黎曼猜想(或其推廣形式)的成立為前提。如果黎曼猜想被證明,所有那些數學命題就全都可以榮升為定理;反之,如果黎曼猜想被否證,則那些數學命題中起碼有一部分將成為陪葬。
費馬大定理等級:五顆星,困惑了世間智者358年的迷;
內容:1637年,法國業餘數學家費馬在研讀丟番圖的《算術》時,在書上寫了短短的幾行,大意為:除平方之外,任何次冪都不能拆分為兩個同次冪之和。我已經找到了一個絕妙的證明,但書邊空白過窄,寫不下。
進展:這個惡作劇式的問題就是著名的費馬大定理,這個謎題困惑了數學界整整358年之久,在這期間大名鼎鼎的數學家尤拉、高斯、柯西、勒貝格等人都有過不同的嘗試,但均未成功。直到1994年,由英國數學家安德魯-懷爾斯解決。
孿生素數猜想等級:五顆星,數論史上的經典難題,171歲“高齡”了;
內容:在1849年,阿爾方·德·波利尼亞克提出了一般的猜想:對所有自然數k,存在無窮多個素數對(p, p + 2k)。k = 1的情況就是孿生素數猜想。孿生素數就是指相差2的素數對,例如3和5,5和7,11和13…。這個猜想正式由希爾伯特在1900年國際數學家大會的報告上第8個問題中提出,可以這樣描述:存在無窮多個素數p,使得p + 2是素數。素數對(p, p + 2)稱為孿生素數。
進展:2013年4月17日,數學家張益唐將論文投給世界數學界最負聲譽的《數學年刊》(Annals of Mathematics),在張益唐的論文中,他給出的結果是,存在無數對相鄰素數,它們的差相差不過7000萬。但這只是一個估計,並非張益唐的方法能得到的最好結果。在論文出爐後,一些數學家吃透了新方法,開始試著改進這個常數,進一步拉近了與最終解決孿生素數猜想的距離。在2014年2月,張益唐的七千萬已經被縮小到246。
龐加萊猜想等級:五顆星;
內容:1904年,龐加萊在一篇論文中提出了一個看似很簡單的拓撲學的猜想:在一個三維空間中,假如每一條封閉的曲線都能收縮到一點,那麼這個空間一定是一個三維的圓球。但1905年發現其中的錯誤,修改為:“任何與n維球面同倫的n維封閉流形必定同胚於n維球面。”後來這個猜想被推廣至三維以上空間,被稱為“高維龐加萊猜想”。
通俗易懂的語言描述這個問題就是:上圖中的小球,我們用一根繩子套住,繩子的兩端在黃點位置相遇,如果在黃點用力向左右兩端拉繩子,會發現繩子套的圈在慢慢縮小,最後可以縮小到一個點,將繩子收回。
進展:大於等於五維的龐加萊猜想被斯蒂芬·斯梅爾證明;四維的龐加萊猜想被邁克爾·弗裡德曼證明;三維的龐加萊猜想被俄羅斯數學家佩雷爾曼於2002-2003年證明。他們分別獲得1966年,1986年和2006年菲爾茲獎。2006年8月,有著數學界諾貝爾獎之稱的“菲爾茲獎”,授予了佩雷爾曼,以表彰他在幾何學上的貢獻。一枚印有阿基米德浮雕頭像的獎章和約1.35萬美元的獎金,同樣被拒之門外。對此,他給出的理由是“沒有路費來領獎”。