第768章 黎曼猜想的解決!
2024-05-12 16:39:26
作者: 一白化貝
在BSD猜想的研究中,陳舟其實並沒有想過,會獲得解決黎曼猜想的靈感。
而且在陳舟原本的計劃中,也是在將BSD猜想解決後,便轉入物理學大統一理論的研究,把這個課題給完全終結。
只不過,計劃永遠趕不上變化。
陳舟總不能說,擱置這令人振奮的靈光一現,壓根不去管吧?
那顯然是不可能的。
在獲得黎曼猜想的解決靈感後,陳舟果斷繼續著數學課題的研究,把解決黎曼猜想放在了課題第一位。
就連陳舟計劃順勢完成的BSD猜想的研究論文,也被往後稍了稍。
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黎曼猜想也被稱為黎曼假設,是關於黎曼ζ函數ζ(s)的零點分布的猜想。
基於素數的頻率緊密相關於一個精心構造的所謂黎曼zeta函數ζ(s)的性態,黎曼假設斷言,方程ζ(s)=0的所有有意義的解,都在一條直線上。
說起來,黎曼猜想的誕生,也是頗值得玩味的一件事。
1859年,黎曼被選為柏林科學院的通信院士,為此他向柏林科學院提交了一篇論文。
論文的標題是「論小於給定數值的素數個數」,論文的內容只有短短的八頁紙。
而這八頁紙中的一個重大成果,就是發現了質數分布的特性,被蘊含在一個特殊的函數之中。
尤其是使這個特殊函數取值為零的一系列特殊的點,對質數分布的細緻規律,有著決定性的影響。
這個特殊的函數,如今被稱為黎曼ζ函數,那一系列特殊的點,則被稱為黎曼ζ函數的非平凡零點。
有意思的地方就在於,這短短的八頁紙,卻能夠體現如此重大的成果。
黎曼將該簡練的文字,全部簡練的有些過分,把那些證明從略的地方,全部沒有表達出來。
可關鍵就是,這些證明從略的地方,並沒有讓其他的數學家,能夠做到那種顯而易見的證明。
反而是花費了後來的數學家們幾十年的努力,才得以補全證明。
而且還不是完全的補全,有些地方直到今天仍是空白。
更有意思的點在於,黎曼在證明從略的地方之外,特地交代了一個,他明確承認自己也無法證明的命題。
而這個命題,就是現在黎曼假設,也就是黎曼猜想。
結果這篇論文自誕生以後,就像數學界巍峨屹立的高峰,吸引了無數的數學家前去攀登高峰。
但經過了近160年的研究,仍然沒有任何人能夠登頂。
在這麼長的時間裡,數學界雖然沒有解決黎曼猜想,但是卻多出了一千多條數學命題。
這些數學命題都是以黎曼猜想,或者其推廣形式的成立為前提的。
如果黎曼猜想被證明,那這一千多條數學命題,也將榮升為定理。
相反,如果黎曼猜想被證偽,那數學界將會引發一場地震,這一千多條命題中的大部分都將為黎曼猜想陪葬。
不過好消息是,絕大多數的數學家,都是看好黎曼猜想被證明的。
此刻的陳舟,同樣也是如此認為的。
至少他所抓住的靈感,以及研究過程中,那記錄錯誤的錯題集,也都是這麼告訴他的。
【黎曼ζ函數ζ(s)是級數表達式ζ(s)=∑n=1→∞1/n^s(Re(s)>1,n∈N+),在複平面上的解析延拓】
【運用路徑積分,解析延拓後的黎曼ζ函數可以表示為ζ(s)=Γ(1-s)/2πi∫C(-z)^s/(e^z-1)dz/z】
關於這一表達式的解析延拓,是黎曼就已經完成的工作,只不過那會還沒有複變函數裡面的「解析延拓」這個術語。
陳舟看著草稿紙上寫的這些內容,習慣性的用筆點著草稿紙,腦海中的思路不斷閃現。
他在尋求突破點,依託抓住的那一絲靈感,尋求黎曼猜想的突破點!
原公式中Γ函數Γ(s)是階乘函數在複平面上的推廣,對於正整數s>1:Γ(s)=(s-1)!
顯而易見的是,這一積分表達式除了在s=1處有一個簡單極點外,在整個複平面上解析,這也是黎曼ζ函數的完整定義。
同樣,從這個關係式中也能發現,黎曼ζ函數滿足ζ(s)=2^sπ^(s-1)sinπs/2Γ(1-s)ζ(1-s),也就是黎曼ζ函數在s=-2n取值為零。
複平面上的這種使黎曼ζ函數取值為零的點,被稱為黎曼ζ函數的零點。
這些零點分布有序、性質簡單,所以也叫平凡零點。
難點則在於,除了這些平凡零點外,黎曼ζ函數還有許多其它零點,它們的性質遠比那些平凡零點要複雜得多,也就是非平凡零點。
需要突破性的思路,來證明黎曼ζ函數的所有非平凡零點,都位於複平面上Re(s)=1/2的直線上,也即方程ζ(s)=0的解的實部都是1/2。
這條直線也被數學家們稱為臨界線!
忽然,陳舟放下了點擊草稿紙的筆,轉而再次拿起了BSD猜想中,那張有令他感到不對勁地方的草稿紙。
「半值法與反證法嗎?」
陳舟喃喃自語了一聲,旋即將草稿紙放在一邊,重新拿起了筆。
時間就這樣一分一秒的過去……
在陳舟閉關研究的這段時間裡,唯一引起學術界討論的事,大概就是今年的諾貝爾獎頒獎典禮了。
只不過少了陳舟,所引起的討論熱度確實少了許多。
唯有陳舟退出評選的言論,再一次引發了討論。
在諾貝爾獎頒獎典禮後不久,楊依依也放假回國了。
只不過,當得知陳舟又閉關時,她有些無奈地的住進了酒店,同時也肩負起了陳舟的日常飲食工作。
對此,熊浩自然是沒有意見的,由楊依依來照顧陳舟,肯定比他要好得多。
順帶著,他的吃飯問題,也能一塊解決了。
時間很快來到了2020年1月1日,新一年的元旦。
房間裡,陳舟明顯有些疲倦的臉上,卻有著別樣的光輝。
「如果是這樣的話,也就能證明黎曼ζ函數的所有非平凡零點,都位於複平面上的臨界線……」
一念及此,陳舟飛快的開始下筆。
終於,陳舟解決了這個,令無數數學家為之痴迷的黎曼猜想!
那一千多條的數學命題,也將隨著陳舟的論證完成,真正成為數學界的定理!