數學界的猜想
1、幾何尺規作圖問題
這里所說的「幾何尺規作圖問題」是指做圖限制只能用直尺、圓規,而這里的直尺是指沒有刻度只能畫直線的尺。「幾何尺規作圖問題」包括以下四個問題
1.化圓為方-求作一正方形使其面積等於一已知圓;
2.三等分任意角;
3.倍立方-求作一立方體使其體積是一已知立方體的二倍。
4.做正十七邊形。
以上四個問題一直困擾數學家二千多年都不得其解,而實際上這前三大問題都已證明不可能用直尺圓規經有限步驟可解決的。第四個問題是高斯用代數的方法解決的,他也視此為生平得意之作,還交待要把正十七邊形刻在他的墓碑上,但後來他的墓碑上並沒有刻上十七邊形,而是十七角星,因為負責刻碑的雕刻家認為,正十七邊形和圓太像了,大家一定分辨不出來。
2、蜂窩猜想
四世紀古希臘數學家佩波斯提出,蜂窩的優美形狀,是自然界最有效勞動的代表。他猜想,人們所見到的、截面呈六邊形的蜂窩,是蜜蜂採用最少量的蜂蠟建造成的。他的這一猜想稱為蜂窩猜想,但這一猜想一直沒有人能證明。1943年,匈牙利數學家陶斯巧妙地證明,在所有首尾相連的正多邊形中,正多邊形的周長是最小的。1943年,匈牙利數學家陶斯巧妙地證明,在所有首尾相連的正多邊形中,正多邊形的周長是最小的。但如果多邊形的邊是曲線時,會發生什麼情況呢?陶斯認為,正六邊形與其他任何形狀的圖形相比,它的周長最小,但他不能證明這一點。而黑爾在考慮了周邊是曲線時,無論是曲線向外突,還是向內凹,都證明了由許多正六邊形組成的圖形周長最校他已將19頁的證明過程放在網際網路上,許多專家都已看到了這一證明,認為黑爾的證明是正確的。
3、孿生素數猜想
1849年,波林那克提出孿生素生猜想(the conjecture of twin primes),即猜測存在無窮多對孿生素數。孿生素數即相差2的一對素數。例如3和5 ,5和7,11和13,…,10016957和10016959等等都是孿生素數。1966年,中國數學家陳景潤在這方面得到最好的結果:存在無窮多個素數p,使p+2是不超過兩個素數之積。孿生素數猜想至今仍未解決,但一般人都認為是正確的。
4、費馬最後定理
在三百六十多年前的某一天,費馬突然心血來潮在書頁的空白處,寫下一個看起來很簡單的定理這個定理的內容是有關一個方程式 xn +yn = zn
的正整數解的問題,當n=2時就是我們所熟知的畢氏定理(中國古代又稱勾股弦定理)。
費馬聲稱當n>2時,就找不到滿足
xn +yn = zn
的整數解,例如:方程式
x3 +y3 = z3
就無法找到整數解。
始作俑者的費馬也因此留下了千古的難題,三百多年來無數的數學家嘗試要去解決這個難題卻都徒勞無功。這個號稱世紀難題的費馬最後定理也就成了數學界的心頭大患,極欲解之而後快。
不過這個三百多年的數學懸案終於解決了,這個數學難題是由英國的數學家威利斯(Andrew Wiles)所解決。其實威利斯是利用二十世紀過去三十年來抽象數學發展的結果加以證明。
5、四色猜想
1852年,畢業於倫敦大學的弗南西斯.格思里來到一家科研單位搞地圖著色工作時,發現了一種有趣的現象:「看來,每幅地圖都可以用四種顏色著色,使得有共同邊界的國家著上不同的顏色。」
1872年,英國當時最著名的數學家凱利正式向倫敦數學學會提出了這個問題,於是四色猜想成了世界數學界關注的問題。世界上許多一流的數學家都紛紛參加了四色猜想的大會戰。
1976年,美國數學家阿佩爾與哈肯在美國伊利諾斯大學的兩台不同的電子計算機上,用了1200個小時,作了100億判斷,終於完成了四色定理的證明。四色猜想的計算機證明,轟動了世界。
6、哥德巴赫猜想
公元1742年6月7日哥德巴赫(Goldbach)寫信給當時的大數學家歐拉(Euler),提出了以下的猜想:
(a) 任何一個>=6之偶數,都可以表示成兩個奇質數之和。
(b) 任何一個>=9之奇數,都可以表示成三個奇質數之和。
從此,這道著名的數學難題引起了世界上成千上萬數學家的注意。200年過去了,沒有人證明它。哥德巴赫猜想由此成為數學皇冠上一顆可望不可及的「明珠」。
㈡ 世界數學7大猜想都是什麼
"千僖難題"之一:P(多項式演算法)問題對NP(非多項式演算法)問題 在一個周六的晚上,你參加了一個盛大的晚會。由於感到局促不安,你想知道這一大廳中是否有你已經認識的人。你的主人向你提議說,你一定認識那位正在甜點盤附近角落的女士羅絲。不費一秒鍾,你就能向那裡掃視,並且發現你的主人是正確的。然而,如果沒有這樣的暗示,你就必須環顧整個大廳,一個個地審視每一個人,看是否有你認識的人。生成問題的一個解通常比驗證一個給定的解時間花費要多得多。這是這種一般現象的一個例子。與此類似的是,如果某人告訴你,數13,717,421可以寫成兩個較小的數的乘積,你可能不知道是否應該相信他,但是如果他告訴你它可以因子分解為3607乘上3803,那麼你就可以用一個袖珍計算器容易驗證這是對的。不管我們編寫程序是否靈巧,判定一個答案是可以很快利用內部知識來驗證,還是沒有這樣的提示而需要花費大量時間來求解,被看作邏輯和計算機科學中最突出的問題之一。它是斯蒂文·考克(StephenCook)於1971年陳述的。 "千僖難題"之二:霍奇(Hodge)猜想 二十世紀的數學家們發現了研究復雜對象的形狀的強有力的辦法。基本想法是問在怎樣的程度上,我們可以把給定對象的形狀通過把維數不斷增加的簡單幾何營造塊粘合在一起來形成。這種技巧是變得如此有用,使得它可以用許多不同的方式來推廣;最終導至一些強有力的工具,使數學家在對他們研究中所遇到的形形色色的對象進行分類時取得巨大的進展。不幸的是,在這一推廣中,程序的幾何出發點變得模糊起來。在某種意義下,必須加上某些沒有任何幾何解釋的部件。霍奇猜想斷言,對於所謂射影代數簇這種特別完美的空間類型來說,稱作霍奇閉鏈的部件實際上是稱作代數閉鏈的幾何部件的(有理線性)組合。 "千僖難題"之三:龐加萊(Poincare)猜想 如果我們伸縮圍繞一個蘋果表面的橡皮帶,那麼我們可以既不扯斷它,也不讓它離開表面,使它慢慢移動收縮為一個點。另一方面,如果我們想像同樣的橡皮帶以適當的方向被伸縮在一個輪胎面上,那麼不扯斷橡皮帶或者輪胎面,是沒有辦法把它收縮到一點的。我們說,蘋果表面是"單連通的",而輪胎面不是。大約在一百年以前,龐加萊已經知道,二維球面本質上可由單連通性來刻畫,他提出三維球面(四維空間中與原點有單位距離的點的全體)的對應問題。這個問題立即變得無比困難,從那時起,數學家們就在為此奮斗。 "千僖難題"之四:黎曼(Riemann)假設 有些數具有不能表示為兩個更小的數的乘積的特殊性質,例如,2,3,5,7,等等。這樣的數稱為素數;它們在純數學及其應用中都起著重要作用。在所有自然數中,這種素數的分布並不遵循任何有規則的模式;然而,德國數學家黎曼(1826~1866)觀察到,素數的頻率緊密相關於一個精心構造的所謂黎曼蔡塔函數z(s$的性態。著名的黎曼假設斷言,方程z(s)=0的所有有意義的解都在一條直線上。這點已經對於開始的1,500,000,000個解驗證過。證明它對於每一個有意義的解都成立將為圍繞素數分布的許多奧秘帶來光明。 "千僖難題"之五:楊-米爾斯(Yang-Mills)存在性和質量缺口 量子物理的定律是以經典力學的牛頓定律對宏觀世界的方式對基本粒子世界成立的。大約半個世紀以前,楊振寧和米爾斯發現,量子物理揭示了在基本粒子物理與幾何對象的數學之間的令人注目的關系。基於楊-米爾斯方程的預言已經在如下的全世界范圍內的實驗室中所履行的高能實驗中得到證實:布羅克哈文、斯坦福、歐洲粒子物理研究所和築波。盡管如此,他們的既描述重粒子、又在數學上嚴格的方程沒有已知的解。特別是,被大多數物理學家所確認、並且在他們的對於"誇克"的不可見性的解釋中應用的"質量缺口"假設,從來沒有得到一個數學上令人滿意的證實。在這一問題上的進展需要在物理上和數學上兩方面引進根本上的新觀念。 "千僖難題"之六:納維葉-斯托克斯(Navier-Stokes)方程的存在性與光滑性 起伏的波浪跟隨著我們的正在湖中蜿蜒穿梭的小船,湍急的氣流跟隨著我們的現代噴氣式飛機的飛行。數學家和物理學家深信,無論是微風還是湍流,都可以通過理解納維葉-斯托克斯方程的解,來對它們進行解釋和預言。雖然這些方程是19世紀寫下的,我們對它們的理解仍然極少。挑戰在於對數學理論作出實質性的進展,使我們能解開隱藏在納維葉-斯托克斯方程中的奧秘。 "千僖難題"之七:貝赫(Birch)和斯維訥通-戴爾(Swinnerton-Dyer)猜想 數學家總是被諸如x2+y2=z2那樣的代數方程的所有整數解的刻畫問題著迷。歐幾里德曾經對這一方程給出完全的解答,但是對於更為復雜的方程,這就變得極為困難。事實上,正如馬蒂雅謝維奇(Yu.V.Matiyasevich)指出,希爾伯特第十問題是不可解的,
㈢ 請問數學界有名的幾大猜想是什麼
21世紀七大數學難題
最近美國麻州的克雷(Clay)數學研究所於2000年5月24日在巴黎法蘭西學院宣布了一件被媒體炒得火熱的大事:對七個「千僖年數學難題」的每一個懸賞一百萬美元。以下是這七個難題的簡單介紹。
「千僖難題」之一:P(多項式演算法)問題對NP(非多項式演算法)問題
在一個周六的晚上,你參加了一個盛大的晚會。由於感到局促不安,你想知道這一大廳中是否有你已經認識的人。你的主人向你提議說,你一定認識那位正在甜點盤附近角落的女士羅絲。不費一秒鍾,你就能向那裡掃視,並且發現你的主人是正確的。然而,如果沒有這樣的暗示,你就必須環顧整個大廳,一個個地審視每一個人,看是否有你認識的人。生成問題的一個解通常比驗證一個給定的解時間花費要多得多。這是這種一般現象的一個例子。與此類似的是,如果某人告訴你,數13,717,421可以寫成兩個較小的數的乘積,你可能不知道是否應該相信他,但是如果他告訴你它可以因子分解為3607乘上3803,那麼你就可以用一個袖珍計算器容易驗證這是對的。不管我們編寫程序是否靈巧,判定一個答案是可以很快利用內部知識來驗證,還是沒有這樣的提示而需要花費大量時間來求解,被看作邏輯和計算機科學中最突出的問題之一。它是斯蒂文·考克(StephenCook)於1971年陳述的。
「千僖難題」之二: 霍奇(Hodge)猜想
二十世紀的數學家們發現了研究復雜對象的形狀的強有力的辦法。基本想法是問在怎樣的程度上,我們可以把給定對象的形狀通過把維數不斷增加的簡單幾何營造塊粘合在一起來形成。這種技巧是變得如此有用,使得它可以用許多不同的方式來推廣;最終導至一些強有力的工具,使數學家在對他們研究中所遇到的形形色色的對象進行分類時取得巨大的進展。不幸的是,在這一推廣中,程序的幾何出發點變得模糊起來。在某種意義下,必須加上某些沒有任何幾何解釋的部件。霍奇猜想斷言,對於所謂射影代數簇這種特別完美的空間類型來說,稱作霍奇閉鏈的部件實際上是稱作代數閉鏈的幾何部件的(有理線性)組合。
「千僖難題」之三: 龐加萊(Poincare)猜想
如果我們伸縮圍繞一個蘋果表面的橡皮帶,那麼我們可以既不扯斷它,也不讓它離開表面,使它慢慢移動收縮為一個點。另一方面,如果我們想像同樣的橡皮帶以適當的方向被伸縮在一個輪胎面上,那麼不扯斷橡皮帶或者輪胎面,是沒有辦法把它收縮到一點的。我們說,蘋果表面是「單連通的」,而輪胎面不是。大約在一百年以前,龐加萊已經知道,二維球面本質上可由單連通性來刻畫,他提出三維球面(四維空間中與原點有單位距離的點的全體)的對應問題。這個問題立即變得無比困難,從那時起,數學家們就在為此奮斗。
「千僖難題」之四: 黎曼(Riemann)假設
有些數具有不能表示為兩個更小的數的乘積的特殊性質,例如,2,3,5,7,等等。這樣的數稱為素數;它們在純數學及其應用中都起著重要作用。在所有自然數中,這種素數的分布並不遵循任何有規則的模式;然而,德國數學家黎曼(1826~1866)觀察到,素數的頻率緊密相關於一個精心構造的所謂黎曼蔡塔函數z(s$的性態。著名的黎曼假設斷言,方程z(s)=0的所有有意義的解都在一條直線上。這點已經對於開始的1,500,000,000個解驗證過。證明它對於每一個有意義的解都成立將為圍繞素數分布的許多奧秘帶來光明。
「千僖難題」之五: 楊-米爾斯(Yang-Mills)存在性和質量缺口
量子物理的定律是以經典力學的牛頓定律對宏觀世界的方式對基本粒子世界成立的。大約半個世紀以前,楊振寧和米爾斯發現,量子物理揭示了在基本粒子物理與幾何對象的數學之間的令人注目的關系。基於楊-米爾斯方程的預言已經在如下的全世界范圍內的實驗室中所履行的高能實驗中得到證實:布羅克哈文、斯坦福、歐洲粒子物理研究所和築波。盡管如此,他們的既描述重粒子、又在數學上嚴格的方程沒有已知的解。特別是,被大多數物理學家所確認、並且在他們的對於「誇克」的不可見性的解釋中應用的「質量缺口」假設,從來沒有得到一個數學上令人滿意的證實。在這一問題上的進展需要在物理上和數學上兩方面引進根本上的新觀念。
「千僖難題」之六:納維葉-斯托克斯(Navier-Stokes)方程的存在性與光滑性
起伏的波浪跟隨著我們的正在湖中蜿蜒穿梭的小船,湍急的氣流跟隨著我們的現代噴氣式飛機的飛行。數學家和物理學家深信,無論是微風還是湍流,都可以通過理解納維葉-斯托克斯方程的解,來對它們進行解釋和預言。雖然這些方程是19世紀寫下的,我們對它們的理解仍然極少。挑戰在於對數學理論作出實質性的進展,使我們能解開隱藏在納維葉-斯托克斯方程中的奧秘。
「千僖難題」之七:貝赫(Birch)和斯維訥通-戴爾(Swinnerton-Dyer)猜想
數學家總是被諸如x^2+y^2=z^2那樣的代數方程的所有整數解的刻畫問題著迷。歐幾里德曾經對這一方程給出完全的解答,但是對於更為復雜的方程,這就變得極為困難。事實上,正如馬蒂雅謝維奇(Yu.V.Matiyasevich)指出,希爾伯特第十問題是不可解的,即,不存在一般的方法來確定這樣的方法是否有一個整數解。當解是一個阿貝爾簇的點時,貝赫和斯維訥通-戴爾猜想認為,有理點的群的大小與一個有關的蔡塔函數z(s)在點s=1附近的性態。特別是,這個有趣的猜想認為,如果z(1)等於0,那麼存在無限多個有理點(解),相反,如果z(1)不等於0,那麼只存在有限多個這樣的點
㈣ 在數學界有著名的3大猜想,它們都是什麼猜
世界近代三大數學難題之一.四色猜想的提出來自英國.1852年,畢業於倫敦大學的弗南西斯.格思里來到一家科研單位搞地圖著色工作時,發現了一種有趣的現象:「看來,每幅地圖都可以用四種顏色著色,使得有共同邊界的國家著上不同的顏色.」這個結論能不能從數學上加以嚴格證明呢?他和在大學讀書的弟弟格里斯決心試一試.兄弟二人為證明這一問題而使用的稿紙已經堆了一大疊,可是研究工作沒有進展.
世界近代三大數學難題之一.哥德巴赫是德國一位中學教師,也是一位著名的數學家,生於1690年,1725年當選為俄國彼得堡科學院院士.1742年,哥德巴赫在教學中發現,每個不小於6的偶數都是兩個素數(只能被和它本身整除的數)之和.如6=3+3,12=5+7等等.
費爾馬大定理.用數學語言來表達就是:形如xn +yn =zn 的方程,當n大於2時沒有正整數解.
㈤ 在數學界有著名的3大猜想,它們都是什麼猜想猜想的內容是什麼
四色猜想(三大數學難題之三)
世界近代三大數學難題之一。四色猜想的提出來自英國。1852年,畢業於倫敦大學的弗南西斯.格思里來到一家科研單位搞地圖著色工作時,發現了一種有趣的現象:「看來,每幅地圖都可以用四種顏色著色,使得有共同邊界的國家著上不同的顏色。」這個結論能不能從數學上加以嚴格證明呢?他和在大學讀書的弟弟格里斯決心試一試。兄弟二人為證明這一問題而使用的稿紙已經堆了一大疊,可是研究工作沒有進展。
1852年10月23日,他的弟弟就這個問題的證明請教他的老師、著名數學家德.摩爾根,摩爾根也沒有能找到解決這個問題的途徑,於是寫信向自己的好友、著名數學家哈密爾頓爵士請教。哈密爾頓接到摩爾根的信後,對四色問題進行論證。但直到1865年哈密爾頓逝世為止,問題也沒有能夠解決。
1872年,英國當時最著名的數學家凱利正式向倫敦數學學會提出了這個問題,於是四色猜想成了世界數學界關注的問題。世界上許多一流的數學家都紛紛參加了四色猜想的大會戰。1878~1880年兩年間,著名的律師兼數學家肯普和泰勒兩人分別提交了證明四色猜想的論文,宣布證明了四色定理,大家都認為四色猜想從此也就解決了。
11年後,即1890年,數學家赫伍德以自己的精確計算指出肯普的證明是錯誤的。不久,泰勒的證明也被人們否定了。後來,越來越多的數學家雖然對此絞盡腦汁,但一無所獲。於是,人們開始認識到,這個貌似容易的題目,其實是一個可與費馬猜想相媲美的難題:先輩數學大師們的努力,為後世的數學家揭示四色猜想之謎鋪平了道路。
進入20世紀以來,科學家們對四色猜想的證明基本上是按照肯普的想法在進行。1913年,伯克霍夫在肯普的基礎上引進了一些新技巧,美國數學家富蘭克林於1939年證明了22國以下的地圖都可以用四色著色。1950年,有人從22國推進到35國。1960年,有人又證明了39國以下的地圖可以只用四種顏色著色;隨後又推進到了50國。看來這種推進仍然十分緩慢。電子計算機問世以後,由於演算速度迅速提高,加之人機對話的出現,大大加快了對四色猜想證明的進程。1976年,美國數學家阿佩爾與哈肯在美國伊利諾斯大學的兩台不同的電子計算機上,用了1200個小時,作了100億判斷,終於完成了四色定理的證明。四色猜想的計算機證明,轟動了世界。它不僅解決了一個歷時100多年的難題,而且有可能成為數學史上一系列新思維的起點。不過也有不少數學家並不滿足於計算機取得的成就,他們還在尋找一種簡捷明快的書面證明方法。
哥德巴赫猜想(三大數學難題之二)
世界近代三大數學難題之一。哥德巴赫是德國一位中學教師,也是一位著名的數學家,生於1690年,1725年當選為俄國彼得堡科學院院士。1742年,哥德巴赫在教學中發現,每個不小於6的偶數都是兩個素數(只能被和它本身整除的數)之和。如6=3+3,12=5+7等等。
公元1742年6月7日哥德巴赫(Goldbach)寫信給當時的大數學家歐拉(Euler),提出了以下的猜想:
(a) 任何一個>=6之偶數,都可以表示成兩個奇質數之和。
(b) 任何一個>=9之奇數,都可以表示成三個奇質數之和。
這就是著名的哥德巴赫猜想。歐拉在6月30日給他的回信中說,他相信這個猜想是正確的,但他不能證明。敘述如此簡單的問題,連歐拉這樣首屈一指的數學家都不能證明,這個猜想便引起了許多數學家的注意。從費馬提出這個猜想至今,許多數學家都不斷努力想攻克它,但都沒有成功。當然曾經有人作了些具體的驗證工作,例如: 6 = 3 + 3, 8 = 3 + 5, 10 = 5 + 5 = 3 + 7, 12 = 5 + 7, 14 = 7 + 7 = 3 + 11,16 = 5 + 11, 18 = 5 + 13, . . . . 等等。有人對33×108以內且大過6之偶數一一進行驗算,哥德巴赫猜想(a)都成立。但驗格的數學證明尚待數學家的努力。
從此,這道著名的數學難題引起了世界上成千上萬數學家的注意。200年過去了,沒有人證明它。哥德巴赫猜想由此成為數學皇冠上一顆可望不可及的「明珠」。到了20世紀20年代,才有人開始向它靠近。1920年、挪威數學家布爵用一種古老的篩選法證明,得出了一個結論:每一個比大的偶數都可以表示為(99)。這種縮小包圍圈的辦法很管用,科學家們於是從(9十9)開始,逐步減少每個數里所含質數因子的個數,直到最後使每個數里都是一個質數為止,這樣就證明了「哥德巴赫」。
目前最佳的結果是中國數學家陳景潤於1966年證明的,稱為陳氏定理(Chen『s Theorem) ? 「任何充份大的偶數都是一個質數與一個自然數之和,而後者僅僅是兩個質數的乘積。」 通常都簡稱這個結果為大偶數可表示為 「1 + 2 」的形式。
在陳景潤之前,關於偶數可表示為 s個質數的乘積 與t個質數的乘積之和(簡稱「s + t 」問題)之進展情況如下:
1920年,挪威的布朗(Brun)證明了 「9 + 9 」。
1924年,德國的拉特馬赫(Rademacher)證明了「7 + 7 」。
1932年,英國的埃斯特曼(Estermann)證明了 「6 + 6 」。
1937年,義大利的蕾西(Ricei)先後證明了「5 + 7 」, 「4 + 9 」, 「3 + 15 」和「2 + 366。
1938年,蘇聯的布赫 夕太勃(Byxwrao)證明了「5 + 5 」。
1940年,蘇聯的布赫 夕太勃(Byxwrao)證明了 「4 + 4 」。
1948年,匈牙利的瑞尼(Renyi)證明了「1 + c 」,其中c是一很大的自然 數。
1956年,中國的王元證明了 「3 + 4 」。
1957年,中國的王元先後證明了 「3 + 3 」和 「2 + 3 」。
1962年,中國的潘承洞和蘇聯的巴爾巴恩(BapoaH)證明了 「1 + 5 」, 中國的王元證明了「1 + 4 」。
1965年,蘇聯的布赫 夕太勃(Byxwrao)和小維諾格拉多夫(BHHopappB),及 義大利的朋比利(Bombieri)證明了「1 + 3 」。
1966年,中國的陳景潤證明了 「1 + 2 」。
最終會由誰攻克 「1 + 1 」這個難題呢?現在還沒法預測。
費爾馬大定理及其證明(三大數學難題之一)
近代數學如參天大樹,已是分支眾多,枝繁葉茂。在這棵蒼勁的大樹上懸掛著不勝其數的數學難題。其中最耀眼奪目的是四色地圖問題、費爾馬大定理和哥德巴赫猜想。它們被稱為近代三大數學難題。
300多年以來,費爾馬大定理使世界上許多著名數學家殫精竭慮,有的甚至耗盡了畢生精力。費爾馬大定理神秘的面紗終於在1995年揭開,被43歲的英國數學家維爾斯一舉證明。這被認為是「20世紀最重大的數學成就」。
費爾馬大定理的由來
故事涉及到兩位相隔1400年的數學家,一位是古希臘的丟番圖,一位是法國的費爾馬。丟番圖活動於公元250年前後。
1637年,30來歲的費爾馬在讀丟番圖的名著《算術》的法文譯本時,他在書中關於不定方程 x2+ y2 =z2 的全部正整數解這頁的空白處用拉丁文寫道:「任何一個數的立方,不能分成兩個數的立方之和;任何一個數的四次方,不能分成兩個數的四次方之和,一般來說,不可能將一個高於二次的冪分成兩個同次的冪之和。我已發現了這個斷語的美妙證法,可惜這里的空白地方太小,寫不下。」
費爾馬去世後,人們在整理他的遺物時發現了這段寫在書眉上的話。1670年,他的兒子發表了費爾馬的這一部分頁端筆記,大家才知道這一問題。後來,人們就把這一論斷稱為費爾馬大定理。用數學語言來表達就是:形如xn +yn =zn 的方程,當n大於2時沒有正整數解。
費爾馬是一位業余數學愛好者,被譽為「業余數學家之王」。1601年,他出生在法國南部圖盧茲附近一位皮革商人的家庭。童年時期是在家裡受的教育。長大以後,父親送他在大學學法律,畢業後當了一名律師。從1648年起,擔任圖盧茲市議會議員。
他酷愛數學,把自己所有的業余時間都用於研究數學和物理。由於他思維敏捷,記憶力強,又具備研究數學所必須的頑強精神,所以,獲得了豐碩的成果,使他躋身於17世紀大數學家之列。
艱難的探索
起初,數學家想重新找到費爾馬沒有寫出來的那個「美妙證法」,但是誰也沒有成功。著名數學家歐拉用無限下推法證明了方程 x3+ y3 =z3 和 x4 + y4 =z4 不可能有正整數解。
因為任何一個大於2的整數,如果不是4的倍數,就一定是某一奇素數或它的倍數。因此,只要能證明n=4以及n是任一奇素數時,方程都沒有正整數解,費爾馬大定理就完全證明了。n=4的情形已經證明過,所以,問題就集中在證明n等於奇素數的情形了。
在歐拉證明了 n= 3, n= 4以後, 1823年和 1826年勒讓德和狄利克雷各自獨立證明了 n= 5的情形, 1839年拉梅證明了 n= 7的情形。就這樣,一個一個奇素數證下去的長征便開始了。
其中,德國數學家庫默爾作出了重要貢獻。他用近世代數的方法,引入了自己發明的「理想數」和「分圓數」的概念,指出費爾馬大定理只可能在n等於某些叫非正則素數的值時,才有可能不正確,所以只需對這些數進行研究。這樣的數,在100以內,只有37、59、67三個。他還具體證明了當 n= 37、59、67時,方程xn+ yn=zn是不可能有正整數解的。這就把費爾馬大定理一下推進到n在100以內都是成立的。庫默爾「成批地」證明了定理的成立,人們視之為一次重大突破。1857年,他獲得巴黎科學院的金質獎章。
這一「長征」式的證法,雖然不斷地刷新著記錄,如 1992年更進到n=1000000,但這不等於定理被證明。看來,需要另闢蹊徑。
10萬馬克獎給誰
從費爾馬時代起,巴黎科學院曾先後兩次提供獎章和獎金,獎勵證明費爾馬大定理的人,布魯塞爾科學院也懸賞重金,但都無結果。1908年,德國數學家佛爾夫斯克爾逝世的時候,將他的10萬馬克贈給了德國哥庭根科學會,作為費爾馬大定理的解答獎金。
哥庭根科學會宣布,獎金在100年內有效。哥庭根科學會不負責審查稿件。
10萬馬克在當時是一筆很大的財富,而費爾馬大定理又是小學生都能聽懂題意的問題。於是,不僅專搞數學這一行的人,就連很多工程師、牧師、教師、學生、銀行職員、政府官吏和一般市民,都在鑽研這個問題。在很短時間內,各種刊物公布的證明就有上千個之多。
當時,德國有個名叫《數學和物理文獻實錄》的雜志,自願對這方面的論文進行鑒定,到 1911年初為止,共審查了111個「證明」,全都是錯的。後來實在受不了沉重的審稿負擔,於是它宣布停止這一審查鑒定工作。但是,證明的浪潮仍洶涌澎湃,雖然兩次世界大戰後德國的貨幣多次大幅度貶值,當初的10萬馬克折算成後來的馬克已無多大價值。但是,熱愛科學的可貴精神,還在鼓勵著很多人繼續從事這一工作。
姍姍來遲的證明
經過前人的努力,證明費爾馬大定理取得了許多成果,但離定理的證明,無疑還有遙遠的距離。怎麼辦?來必須要用一種新的方法,有的數學家用起了傳統的辦法——轉化問題。
人們把丟番圖方程的解與代數曲線上的某種點聯系起來,成為一種代數幾何學的轉化,而費爾馬問題不過是丟番圖方程的一個特例。在黎曼的工作基礎上,1922年,英國數學家莫德爾提出一個重要的猜想。:「設F(x,y)是兩個變數x、y的有理系數多項式,那麼當曲線F(x,y)= 0的虧格(一種與曲線有關的量)大於1時,方程F(x,y)=0至多隻有有限組有理數」。1983年,德國29歲的數學家法爾廷斯運用蘇聯沙法拉維奇在代數幾何上的一系列結果證明了莫德爾猜想。這是費爾馬大定理證明中的又一次重大突破。法爾廷斯獲得了1986年的菲爾茲獎。
維爾斯仍採用代數幾何的方法去攀登,他把別人的成果奇妙地聯系起來,並且吸取了走過這條道路的攻克者的經驗教訓,注意到一條嶄新迂迴的路徑:如果谷山——志村猜想成立,那麼費爾馬大定理一定成立。這是1988年德國數學家費雷在研究日本數學家谷山——志村於1955年關於橢圓函數的一個猜想時發現的。
維爾斯出生於英國牛津一個神學家庭,從小對費爾馬大定理十分好奇、感興趣,這條美妙的定理導致他進入了數學的殿堂。大學畢業以後,他開始了幼年的幻想,決心去圓童年的夢。他極其秘密地進行費爾馬大定理的研究,守口如瓶,不透半點風聲。
窮七年的鍥而不舍,直到1993年6月23日。這天,英國劍橋大學牛頓數學研究所的大廳里正在進行例行的學術報告會。報告人維爾斯將他的研究成果作了長達兩個半小時的發言。10點30分,在他結束報告時,他平靜地宣布:「因此,我證明了費爾馬大定理」。這句話像一聲驚雷,把許多隻要作例行鼓掌的手定在了空中,大廳時鴉雀無聲。半分鍾後,雷鳴般的掌聲似乎要掀翻大廳的屋頂。英國學者顧不得他們優雅的紳士風度,忘情地歡騰著。
消息很快轟動了全世界。各種大眾傳媒紛紛報道,並稱之為「世紀性的成就」。人們認為,維爾斯最終證明了費爾馬大定理,被列入1993年世界科技十大成就之一。
可不久,傳媒又迅速地報出了一個「爆炸性」新聞:維爾斯的長達200頁的論文送交審查時,卻被發現證明有漏洞。
維爾斯在挫折面前沒有止步,他用一年多時間修改論文,補正漏洞。這時他已是「為伊消得人憔悴」,但他「衣帶漸寬終不悔」。1994年9月,他重新寫出一篇108頁的論文,寄往美國。論文順利通過審查,美國的《數學年刊》雜志於1995年5月發表了他的這一篇論文。維爾斯因此獲得了1995~1996年度的沃爾夫數學獎。
經過 300多年的不斷奮戰,數學家們世代的努力,圍繞費爾馬大定理作出了許多重大的發現,並促進了一些數學分支的發展,尤其是代數數論的進展。現代代數數論中的核心概念「理想數」,正是為了解決費爾馬大定理而提出的。難怪大數學家希爾伯特稱贊費爾馬大定理是「一隻會下金蛋的母雞」。
㈥ 世界七大數學猜想是什麼
1. P問題對NP問題
2. 霍奇(Hodge)猜想
3. 龐加萊(Poincare)猜想
4. 黎曼(Riemann)假設
5. 楊-米爾斯(Yang-Mills)存在性版和質量缺口
6. 納維葉-斯托克斯權方程的存在性與光滑性
7. 貝赫和斯維訥通-戴爾猜想
㈦ 在數學界有著名的3大猜想,它們都是什麼猜想
㈧ 數學界的幾大猜想和故事
一、哥德巴赫猜想
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像。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范圍內「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,我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,我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。
㈨ 世界十大數學猜想都是什麼
世界十大數學猜想:NP完全問題、霍奇猜想、龐加萊猜想、黎曼假設、楊-米爾斯理專論、納衛爾-屬斯托可方程、BSD猜想 費爾馬大定 四色問題 哥德巴赫猜想
世界近代三大數學難題
1、費爾馬大定理
2、四色問題
3、哥德巴赫猜想
世界七大數學難題
一、P(多項式時間)問題對NP(nondeterministic polynomial time,非確定多項式時間)問題
二、霍奇(Hodge)猜想
三、龐加萊(Poincare)猜想
四、黎曼(Riemann)假設
五、楊-米爾斯(Yang-Mills)存在性和質量缺口
六、納維葉-斯托克斯(Navier-Stokes)方程的存在性與光滑性
七、貝赫(Birch)和斯維訥通-戴爾(Swinnerton-Dyer)猜想
有待破解的數學難題
除了上述著名數學難題外,還有以下著名數學難題有待破解。
Abc猜想
考拉茲猜想
周氏猜測(梅森素數分布猜測)
阿廷猜想(新梅森猜想)
哥德巴赫猜想
孿素數猜想
克拉梅爾猜想
哈代-李特爾伍德第二猜想
六空間理論