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數(shù)學(xué)界大地震?英國89歲數(shù)學(xué)家阿蒂亞公開黎曼猜想證明過程
關(guān)鍵字: 邁克爾·阿蒂亞Michael Atiyah黎曼黎曼猜想海德堡論壇【觀察者網(wǎng) 綜合報道】
黎曼是歷史上最具想象力的一位數(shù)學(xué)家。他提出的黎曼猜想是數(shù)學(xué)史上最偉大的猜想之一,也是最艱難的題目之一。在過去150多年里,黎曼猜想從未被人證實,以至于被列入千年問題表。
就在剛剛,當(dāng)?shù)貢r間9月24日上午9時45分(北京時間9月24日下午15時45分),現(xiàn)年89歲的英國著名數(shù)學(xué)家邁克爾·阿蒂亞(Michael Atiyah,1929年4月生人)登上了海德堡論壇,開始了他的演講——黎曼猜想。此前,這位菲爾茲獎和阿貝爾獎的雙料得主宣布,已證明世紀(jì)難題黎曼猜想。就在演講前,網(wǎng)傳一份證明黎曼假設(shè)(猜想)的的5頁預(yù)印本被人貼出。
DeepTech深科技刊文稱,從這次會議來看,阿蒂亞實際上并沒有完全給出黎曼猜想的證明,他的工作似乎集中在試圖推導(dǎo)出精細結(jié)構(gòu)常數(shù)上,而證明黎曼猜想只是個意外的驚喜。無論結(jié)果如何,阿蒂亞的演講引發(fā)了一次空前的科普盛世,推動分支學(xué)科進行更深入的交叉。
邁克爾·阿蒂亞做演講,圖片來源見水印
黎曼猜想及其被證明的意義
微信公號“新智元”刊文稱,“黎曼猜想”是數(shù)學(xué)界迄今最重要的猜想之一,被克雷數(shù)學(xué)研究所列為“有待解決的七大千禧問題”,并懸賞100萬美元給第一個提供證明或證偽的人。
黎曼猜想之所以重要,主要是因為在現(xiàn)代數(shù)學(xué)中,有很多深入和重要的數(shù)學(xué)、物理結(jié)果都能在它成立的前提下得到證明。如今,大部分的數(shù)學(xué)家都傾向于相信黎曼猜想是正確的。
因此,如果黎曼猜想被證明,大家都松了一口氣,我們得到了一項很好的數(shù)學(xué)工具;但是,如果黎曼猜想被證偽,那很多數(shù)學(xué)、物理結(jié)果都得推翻重來。
黎曼猜想最初于 1859 年由德國數(shù)學(xué)家波恩哈德·黎曼提出。當(dāng)時,黎曼在向柏林科學(xué)院提交的一篇短論文(共八頁),討論了素數(shù)(也稱質(zhì)數(shù))分布的問題。
素數(shù)是除了1和自身以外不能被其他正整數(shù)整除的數(shù)。素數(shù)分布在數(shù)論中有很重要的地位,相當(dāng)于原子概念在現(xiàn)代物理學(xué)中的地位。黎曼發(fā)現(xiàn),素數(shù)在自然數(shù)中的分布并不是毫無規(guī)律可循,而是其分布與黎曼ζ函數(shù)緊密相關(guān)。
黎曼 ζ 函數(shù)
黎曼將該函數(shù)解析延拓至整個復(fù)平面,并指出:黎曼ζ函數(shù)的非平凡零點(是指 s 不為-2、-4、-6???等點的值,這些都是平凡零點)的實數(shù)部分都是 1/2。
簡單說,就是根據(jù)一個重要的數(shù)學(xué)公式,能夠畫出無窮多個點。黎曼猜測說,這些點有一定的排列規(guī)律,一部分在一條橫線上,另一部分則在一條豎線上,所有這些點都在這兩條直線上排列,無一例外。
由于這些點有無窮多個,所以理論上是沒有辦法證明是不是所有的點都在這兩條線上,因為永遠也驗證不完。
但是,只要找到了一個點不在線上,那就推翻了黎曼猜想。
現(xiàn)在,數(shù)學(xué)家使用計算機,已經(jīng)驗證了最初的15億個這樣的點,全都符合黎曼猜想的排列規(guī)律。不過,至今尚無人給出完整的理論證明。
因此,3天前,2018年的德國海德堡獲獎?wù)哒搲粘坦?,阿蒂亞將會做一場關(guān)于 “證明黎曼猜想”的報告的消息便迅速傳遍世界,無論是數(shù)學(xué)、物理還是計算機,甚至完全不相干的各路吃瓜群眾,全都開始關(guān)注這一焦點。
值得注意的是,有傳聞稱,黎曼猜想被證明對互聯(lián)網(wǎng)的安全加密方式將造成相當(dāng)?shù)挠绊?,故而備受關(guān)注。DeepTech深科技刊文稱,
在實際運用中,質(zhì)數(shù)可以在密碼學(xué)、安全認證等領(lǐng)域發(fā)揮作用。如現(xiàn)通用的 RSA 加密算法,加密計算的第一步是產(chǎn)生兩個大質(zhì)數(shù),對極大整數(shù)做因數(shù)分解的難度決定了加密的可靠性。故尋找大質(zhì)數(shù)、探尋質(zhì)數(shù)分布的規(guī)律,一直是數(shù)學(xué)界關(guān)注的問題。
然而,《科技日報》援引《黎曼猜想漫談》的知名科普作家盧昌海先生的話說,據(jù)他所知,并沒有哪一種互聯(lián)網(wǎng)加密方式是以黎曼猜想的不成立為前提。
盧昌海:我不曾留意到這樣的報道。據(jù)說2005年的一部題為“頭號嫌犯”的電視連續(xù)劇中有一集的劇情宣稱了這種可能性,不知是否為報道之由來,但那只是電視連續(xù)劇。
現(xiàn)實地講,雖然互聯(lián)網(wǎng)的某些加密方式跟素數(shù)的性質(zhì)有關(guān),而黎曼猜想與素數(shù)的性質(zhì)也有密切關(guān)系,但據(jù)我所知并沒有哪一種互聯(lián)網(wǎng)加密方式是以黎曼猜想的不成立為前提,從而會因黎曼猜想的成立而破滅的。
退一步說,哪怕有這樣的加密方式,那它的破滅與否也只是依賴于黎曼猜想的成立與否,而非證明與否——證明只是對破滅的確認,并不締造破滅的事實。
同樣,對基于密碼學(xué)的區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域,沒有直接影響。業(yè)內(nèi)人士指出,黎曼猜想被證明或證偽,都只是指出了素數(shù)的分布范圍,是A規(guī)律、或是B規(guī)律,但對密碼學(xué)相關(guān)的素數(shù)分解沒有任何幫助。
受影響的,是數(shù)學(xué)和物理學(xué)的基礎(chǔ)研究者,如幾何、弦論……等等。
160年未解之謎
微信公號“新智元”刊文稱,在過去的很長一段時間里,曾有許多人提出已經(jīng)解決了黎曼假設(shè),但是他們的證明都被指出存在失誤。由于有這些先例,因此很多人對阿蒂亞的宣告持懷疑態(tài)度,甚至有數(shù)學(xué)家表示:“我的心都在經(jīng)歷過如此突然的興奮和絕望之間的跳躍?!?
作為當(dāng)代著名數(shù)學(xué)家,阿蒂亞很清楚這種失敗的歷史,他說:“沒有人相信任何關(guān)于黎曼假設(shè)的證據(jù),更不用說90歲的人證明。”但他希望,他的演講能說服他的批評者?!叭藗兂Uf ‘?dāng)?shù)學(xué)家都是在他們40歲之前就把最好的工作做出來了’,”阿蒂亞說,“我想告訴他們,他們都錯了。我90歲的時候也能做點什么。”
據(jù)了解,阿蒂亞主要研究領(lǐng)是幾何。他最重要的工作是在上世紀(jì)六七十年代完成,并于1966年獲得4年頒發(fā)一次的數(shù)學(xué)界最高獎菲爾茲獎。他在1990-1995年擔(dān)任英國皇家學(xué)會主席。
不過,作為一位年近九旬的科學(xué)家,他仍然活躍在學(xué)術(shù)前沿,并時常有驚人之舉,2016 年他因為給出一個 “6維球面上不存在復(fù)結(jié)構(gòu)” 的證明被質(zhì)疑而頗具爭議。
新科學(xué)家網(wǎng)站(NewScientist)報道,此次阿蒂亞展示他所稱的黎曼假設(shè)的“簡單證據(jù)”,這是近160年來數(shù)學(xué)家未曾遇到過的問題。
報道截圖
根據(jù)阿蒂亞事先提供的演講摘要:“黎曼猜想是1859年提出的著名問題,至今懸而未決。我會基于馮·諾依曼(1936)、希策布魯克(1954)和狄拉克(1928)的相關(guān)工作,給出一個使用全新方法的簡潔證明。”
目前,相關(guān)論文預(yù)印版已經(jīng)公開(雖然署名阿蒂亞,但目前還不能證實是否出自本人之手),單從長度看,確實擔(dān)得上“簡潔”,一共只有5頁。
不過,據(jù)前沿科技媒體“機器之心”指出,這份在大會開幕前貼出的預(yù)印本論文,只查到出自數(shù)小時前Reddit上的一篇討論,未能確認其出處與權(quán)威性。而且最原始的發(fā)件人并非阿蒂亞,而是一個說到自己說收到了阿蒂亞的郵件的人所發(fā)。目前,阿蒂亞的演講直播已經(jīng)結(jié)束,仍未有消息確定此論文的準(zhǔn)確來源。(后附語印本論文)
從論文摘要中可以看到,作者希望理解量子力學(xué)中的無量綱常數(shù)——精細結(jié)構(gòu)常數(shù),并將此過程中發(fā)展出來的數(shù)學(xué)方法用于理解黎曼猜想。
“如果能確認黎曼假設(shè)的解決方案,那將是一個重大新聞,”新科學(xué)家網(wǎng)站稱,除其他外,假設(shè)與素數(shù)的分布密切相關(guān)。而素數(shù)是指除自身和1之外,任何整數(shù)都不可分割的數(shù)。如果這個假設(shè)被證明是正確的,那么數(shù)學(xué)家就可以獲得所有這些素數(shù)位置的地圖,這是一個在該領(lǐng)域具有深遠影響的突破。
對此,新科學(xué)家網(wǎng)聯(lián)系了一些數(shù)學(xué)家對聲稱的證據(jù)進行評論,但他們都拒絕評價。
今天的演講
科技媒體機器之心刊文介紹了阿蒂亞下午的演講:
演講現(xiàn)場
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- 責(zé)任編輯:奕含
- 最后更新: 2018-09-24 20:00:38
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