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93.哥德巴赫猜想的突破
现代科学是一座辉煌灿烂的宫殿。如果你有心步入这座神秘的殿堂,你一定会心驰神迷,眼花缭乱。如果你再有心探究一下,即使不用明人指点你也会发现,殿堂里的奇珍异宝虽然耀人眼目,它们却都在一颗明珠的光芒下黯然失色。
你一定很想知道这颗明珠。那么,我们先了解一下科学,这是我们去寻找那颗明珠的大门。现代科学,按类别可以分为自然科学和社会科学两大门类。在自然科学这一门类里,又分为数学、物理学、化学、生物学、天文学、地质学等等基础学科。其中,数学是其他学科的基础,任何一门学科都要借助数学的方法。不能用数学描述的科学称不上科学。因此,自然科学的皇后是数学。
数学又分为两大部分:纯数学和应用数学。纯数学处理数的关系与空间形式。在处理数的关系这部分里,讨论整数性质的一个重要分支,名叫“数论”。17世纪法国大数学家费马是西方数论的创始人,但是中国古代早已对数论作出了特殊贡献。《周髀》是最古老的古典数学著作。较早的还有一部《孙子算经》,其中有一条余数定理是中国首创。据说大军事家韩信曾经用它来点兵,后来被传到了西方,名为孙子定理,是数论中的一条著名定理。直到明代以前,中国在数论方面是对人类有过较大贡献的。13世纪下半纪更是中国古代数学的高潮时期。南宋大数学家秦九韶著有《数书九章》,他的联立一次方程式的解法比意大利大数学家欧拉的解法早出了500多年。元代大数学家朱世杰著有《四元玉鉴》,他的多元高次方程的解法,比法国大数学家毕朱也早出了400多年。在数学里面,最基本的理论是数论,离开了数论,数学这位美丽皇后便不再是皇后。数学的皇冠是数论。
我们不要着急,先把皇冠遮起来,等一下再探究皇冠上那颗美丽的明珠。我们先学习一下初中二年级的数学。那些12345、个十百千万的数字,叫做正整数。那些被2整除的数,叫做偶数。剩下的那些数,叫做奇数。还有一种数,如2,3,5,7,11,13等等,只能被1和它本数,而不能被别的整数整除的,叫做素数,除了1和本数以外还能被别的整数整除的,这种数如4,6,8,10,12等等就叫做合数。一个整数,如能被一个素数所整除,这个素数就叫做这个整数的素因子。如6就有2和3两个素因子;30就有2、3和5三个素因子。好了,这暂时也就够用了。
18世纪初时,俄国的彼得大帝要大兴土木,建设彼得堡。为此,聘请了欧洲的一大批科学家投入设计和施工。其中,有一位德国数学家,名叫哥德巴赫(Goldbach)。1742年,哥德巴赫发现,每一个大偶数都可以写成两个素数之和。他对许多偶数进行了检验,都说明这确实是正确的。因此,他猜想:所有的偶数一定都可以写成两个素数之和。但是,这需要证明。因为未经过严格的证明,只能说是猜想。于是,他写信给当时赫赫有名的意大利大数学家欧拉(LeonhovrdEuler)。在信中,他提出:每个不小于6的偶数都是二个素数之和。例如:6=3+3、24=11+13等。用确切的话来说,就是:
(A)每一个不小于6的偶数都是两个奇素数之和。
(B)每一个不小于9的奇数都是三个奇素数之和。
这就是著名的哥德巴赫猜想。
后人把猜想(A)称为“关于奇数的哥德巴赫猜想”。由于:2n+1=2(n-1)+3,所以从猜想(A)的正确性就立即推出猜想(B)也是正确的。
欧拉,这位名噪一时的大数学家,非常认真地对哥德巴赫的问题进行了研究。也许,他最初认为这个问题的证明是容易的,因为这个问题是最简单的、最基本的。但是,往往就是最简单的、最基本的问题是最重要的。
出乎欧拉的意料,证明工作进行得不顺利。这位在数论方面做出了杰出贡献的数学家用尽了浑身解数,但是,证明却毫无进展。他甚至没有找到正确的证明方法。欧拉一遍又一遍地验证这两个猜想,他虽然没有证明这两个猜想,但凭着数学家的直觉,他对它们的正确性深信不疑。在1742年6月30日,他写信给哥德巴赫:我认为这是一个肯定的定理,尽管我还不能证明出来。
作为一个自然科学家,欧拉是非常出色的,他没有因为失败而掩盖猜想,他向全世界公布了哥德巴赫的信。
像欧拉一样,18世纪的大数学家们都惊异地睁大了眼睛,异口同声地说:哥德巴赫猜想,一颗皇冠上的明珠!
我国有一位学识渊博的数学教师,有一次饶有兴趣地向高中的学生介绍起了哥德巴赫猜想。他告诉同学们:每一个大偶数都可以写成两个素数之和,这就是哥德巴赫猜想,这就是那颗皇冠上的明珠!
同学们都惊讶地瞪大了眼睛。
老师说,你们都知道偶数和奇数,也都知道素数和合数。我们已经学过这些了。这不是最容易的吗?不,这道题是最难的,很难很难,要有谁能够做出来,那可不得了啊!
学生们吵起来了:这有什么不得了,我们来做,我们做得出来。他们夸下了海口。
老师也笑了。他说:“真的,昨天晚上我还做了一个梦呢。我梦见你们中间的有一位同学,他不得了,他证明了哥德巴赫猜想。”
高中生们轰的一声大笑了。
第二天,又上课了。几个相当用功的学生兴冲冲地给老师送上了几个答题的卷子。他们说,他们已经做出来了,能够证明那个德国人的猜想了。“可以多方面地证明它呢,没有什么了不起的。哈哈!哈哈!”
“你们算啦!”教师笑着说,“算了!算了!”
“我们算了,算了。我们算出来了!”
“你们算啦!好啦好啦,我是说,你们算了吧,白费这个力气做什么?你们这些卷子我是看也不会看的,用不着看的。那么容易吗?你们是想骑着自行车到月球上去。”
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