靜網PWA視頻評論

費馬最後定理的故事

2023年08月25日

- txt下載


今年6月間,德國哥庭根大學的大會堂里,500名數學家齊聚,觀看普林斯頓大學數學家魏爾斯領取沃夫斯柯獎。沃夫斯柯是一位德國工業家的名字,他在20世紀初遺贈10萬馬克設立此一獎項,給予世界上頭一個能解決費馬最後定理之人。當時10萬馬克是不小的一筆數目,約等於200萬美金,而幾個月前由魏爾斯領到時,不過相當5萬美金左右,但是這確是近世數學界的盛事,魏爾斯不只是證明了費馬最後定理,也替未來的數學帶來革命性新發展。
費馬最後定理的發明者自然是一個叫費馬的人。費馬1601年出生在法國西南方小鎮。費馬並不是一個數學家,他的職業是一名法官。當時為了保持法官立場的公正,通常不鼓勵他們出外社交,因此每天晚上費馬便鑽研在他嗜好的數學之中,悠然自得。
在1637年的某一天,費馬正在閱讀古希臘大數學家戴奧芬多斯的數學譯本,忽然靈光乍現,就在書頁空白處,寫下有名的費馬定理。
費馬定理的內容其實很簡單,它只是基於一個方程式(X+Y=Z)。這個方程式當n等於2時,就是人們熟知的畢氏定理,中國數學上所稱的勾股弦定理,其內容即直角三角形兩邊平方和等於其斜邊的平方。如32.+42.=52.。
費馬當時提出的難題是,當這個方程式的n大於2時,就找不到任何整數來符合這個方程式。例如33.+43.=91,但是91卻不是任何整體的3次方。
費馬不僅寫下了這個問題,他同時也寫道,自己已經發現了證明這個問題的妙法,只是書頁的空白處不夠大,無法寫下證明。結果他至死都沒有提出他的證明,卻弄得300多年來數學界群賢束手,也使他的難題得到一個費馬最後定理的稱號。
19世紀時,法國的法蘭西科學院,曾經分別兩度提供金質獎章和300法郎之賞,給予任何可以解決此一難題之人,不過並沒有多大進展。
20世紀初捐出10萬馬克獎金的沃夫斯柯,事實上也是一個對費馬最後定理著迷的「數痴」,據一些歷史學家研究,沃夫斯柯原本一度已打算自殺,但由於對解決費馬定理著迷,而放棄求死之心,因此他後來便在遺囑中捐出巨款,原因是他認為正是費馬定理救了他一命。
重賞之下必有勇夫,但是解決數學難題卻非人人可為。20世紀公認的德國天才數學家希伯特(D. Hilbert)就不願去碰費馬定理,他的理由是自己沒那麼多時間,而且到頭來還可能落得失敗的下場。雖然費馬定理還是讓許多數學家縈懷於心,但是他們看這個難題就有如化學家看鍊金術一樣,只是一個古老的浪漫夢。秘密鑽研7年突破難題
最後解決這個世紀難題的魏爾斯,早在1936年他10歲之時,便有著挑戰費馬定理的浪漫夢想,他在英國橋劍地方的圖書館中讀到這個問題,便決心一定要找出證明方法。他學校的老師並不鼓勵他浪費時間於這個不可能之事,大學老師也試圖勸阻他,最後他進了英國劍橋大學數學研究所,他的指導教授指引他轉入數學中比較主流的領域做橢圓曲線。魏爾斯自己也沒有料到,這個由古希臘起始的數學研究訓練,最後會導致他再回到費馬定理之上。
1927年,日本數學家谷山豐提出一個討論橢圓曲線的數學結構,後來在美國普林斯頓大學的日本數學家志村五郎,再將這個結構發展得更為完備。這個被稱為「志村—谷山猜想」的數學結構,居然成為化繁為簡,通向解決費馬定理的絕妙佳徑。
1984年德國薩蘭大學的數學家佛列發展出一種很奇特也很簡單的關聯,將「志村—谷山猜想」和費馬定理扯在一塊,佛列提出的關聯經過好幾位數學家的努力,最後終於證明了如果要證明費馬最後定理,可以經由證明「志村—谷山猜想」來完成。
魏爾斯是1993年在英國劍橋大學,正式宣布他已解決費馬最後定理,在此之前他已秘密的工作達7年之久,原因不只是怕受到公眾壓力,也害怕其他數學家抄襲他的想法,在這段期間,魏爾斯連和太太去度蜜月中都未能從「附魔」脫身。
最後的結果是魏爾斯並不需要證明整個的「志村—谷山猜想」,他只要證明一些特定的橢圓形曲線是具備某種特性。但是這些特定的橢圓曲線還是有無窮多個,因此證明技巧上依然十分困難。魏爾斯基本上利用了數學上常用的歸納法,他的辦法有點像推倒骨牌的遊戲,如果要推倒無限多張的骨牌,你必須確知的乃是一張骨牌倒下時,一定會碰到的下張骨牌。魏爾斯在1993年6月23日覺得他的證明已十分完整,於是便在劍橋大學牛頓數學研究所的研討會上正式宣布。300年懸案終有解
300多年數學懸案終於解決,不只數學界譁然震驚,數學門牆之外的社會大眾亦感到好奇,媒體大量報道,魏爾斯立時陷入聚光燈中。雖然魏爾斯的證明長達百頁以上,不過其他數學家立即動手檢視他的巨作,這種在科學界稱之為「同儕評核」的過程,是科學成果禁得起考驗的保證,結果魏爾斯的證明歸納中,有一處瑕疵,消息傳出後,魏爾斯童年以來的美夢幾乎變成了惡夢。
魏爾斯於是又花了14個月時間,和他以前一位學生隱居理頭工作,試圖找出新的證明辦法。1994年9月19日,他們終於找到關鍵的解答,魏爾斯過去曾經考慮過利用岩澤理論證明方式。但是最後不成功而放棄了,現在他突然悟到,這個已放棄的辦法正好可用來解決此瑕疵。
對魏爾斯來說,解決費馬最後定理,得到沃夫斯柯獎是一場30多年迷夢的終結。「解決這個問題,確實有一種自由的感覺。在過去8
年中,我過度的投入這個問題,無論是早晨醒來還是夜晚入睡,我總是無時不想著這個問題。這個特殊的漫長之旅已了,我心如止水。」
但是對許多數學家來說,一個大問題依然存在著。所有人都同意,比起當年費馬在畫頁空白處寫下這個難題時所想的解答,魏爾斯的證明一定過於複雜和依賴現代數學的概念。如果費馬的證明真的存在,要不就是其中必有些錯誤,不然的話,一個簡單又巧妙的證明還等著人們去發現!

收藏

相關推薦

清純唯美圖片大全

字典網 - 試題庫 - 元問答 - 简体 - 頂部

Copyright © cnj8 All Rights Reserved.