登陆注册
24957100000038

第38章 人工证明不了的“四色猜想”

1976年有两位年轻的科学家阿佩尔和哈肯应用计算机证明了“四色问题”。当时为世人所震惊。这是依靠计算机证明的唯一的大定理。

“四色问题”也称“四色猜想”。我们在绘制地图时,为了区别一个国家与它的邻国,一个省区与它邻近的省区,总要给不同的国(省区)与它的相邻近的国(省区)画上不同的颜色。当我们打开任何一本彩色地图册就会发现,只有4种颜色。也就是说,用四种颜色就可以把各国(省区)区分出来。这就是“四色问题”。更确切地说,在平面上或球面上绘制地图只需要用4种颜色。

提出四色猜想的第一位数学家是德国的莫比乌斯,这是1840年的事。1850年一位英国学生叫葛斯瑞也认为绘制地图4种颜色足够了。其后不久,他给弟弟写信并“证明”这个猜想正确。可惜这个证明被遗失了,许多数学家认为此证明可能也是错的。他的弟弟把葛斯瑞的这一想法写信告诉美国几位有名望的数学家,希望他们证明四色猜想。但直到1879年,其中的凯雷虽然对此问题很感兴趣,但他宣布无法证明四色猜想。

继凯雷之后,有一位从事律师工作的肯普在数学学术杂志上发表了一篇论文,说他“证明”了四色问题。可惜,他的证明也是错误的,这个错误在1899年被数学家希伍德指出。而希伍德本人发表了一篇严密论证的文章,但是他只证明五色,没有证明四色。当然,从五色着手改进方法或许能证明四色,但问题并不这样简单,从那以后100多年以来,许多数学家都想证明四色猜想。开始选择另外的方向,在国家数目上加以限制。首先是费兰克林在1920年证明,当国家的数目≤25时,四色定理成立。1926年国家数提高到27,1936年提高到31,1943年又提高到35,1968年又提高到40。为什么国家数目增加得如此之慢呢?因为每增加一两个,不同国家之间的边界关系类型就会变得复杂得多,而证明的关键是必须把地图的所有类型都考虑进去,这就给证明带来更大的困难。所以,很长时间内,四色问题未能加以证明。

1976年,阿佩尔和哈肯利用计算机给“四色猜想”加以证明,前后花了七个月时间。第一步是把所有可能的地图类型归结为有限多个不同的类型,他们归类成1936个。仅这一步就耗时6个月;第二步是证明它们用四色足够区分,这花了一个月时间。在计算机的帮助下,他们最终完成了这个证明。

但是从1976年以来,有不少数学家对此抱有怀疑态度。不论怎么说,这件事本身说明电子计算机对数学家来说是不可缺少的工具。他们的想法是,能不能找到不依赖电子计算机的人工证明,关于这一关,仍然有数学家在不断的探索中,但结果还在期盼中。

哥德巴赫猜想

要懂得哥德巴赫猜想是怎么一回事?只需把早先在小学三年级里就学到过的数学再来温习一下。那些12345,个十百千万的数字,叫做正整数。那些可以被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和它本身而不能被别的整数整除的,叫做质数。除了1和它本身以外,还能被别的整数整除的,这种数如4,6,8,9,10,12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。如30,就有2,3和5三个素因子。

哥德巴赫是德国数学家,出生于格奥尼格斯别尔格(现名加里宁城),曾在英国牛津大学学习,原学法学,曾担任中学教师。1725年,到了俄国,同年被选为彼得堡科学院院士;1725-1740年担任彼得堡科学院会议秘书;1742年,移居莫斯科,并在俄国外交部任职。1729-1764年,哥德巴赫与大数学家瑞士的欧拉保持了长达35年的书信往来。

1742年,哥德巴赫写信给欧拉时,提出了:每个不小于6的偶数都是两个素数之和。例如,6=3+3。又如,24=11+13等等。有人对一个一个的偶数都进行了这样的验算,一直验算到了3.3亿之数,都表明这是对的。但是更大的数目,更大更大的数目呢?猜想起来也该是对的。猜想应当证明。要证明它却很难很难。

整个18世纪没有人能证明它。

整个19世纪也没有人能证明它。

到了20世纪的20年代,问题才开始有了点儿进展。

很早以前,人们就想证明,每一个大偶数是两个“素因子不太多的”数之和。他们想这样子来设置包围圈,想由此来逐步、逐步证明哥德巴赫这个命题——一个质数加一个质数(1+1)是正确的。

就像许多著名的数学未解问题,对哥德巴赫猜想有不少宣称的证明,但都未为数学界所接受。

从6=3+3、8=3+5、10=5+5、……、100=3+97=11+89=17+83、……这些具体的例子中,可以看出哥德巴赫猜想都是成立的。有人甚至逐一验证了3300万以内的所有偶数,竟然没有一个不符合哥德巴赫猜想的。20世纪,随着计算机技术的发展,数学家们发现哥德巴赫猜想对于更大的数依然成立。可是自然数是无限的,谁知道会不会在某一个足够大的偶数上,突然出现哥德巴赫猜想的反例呢?于是人们逐步改变了探究问题的方式。

1900年,20世纪最伟大的数学家希尔伯特,在国际数学家大会上把“哥德巴赫猜想”列为23个数学难题之一。此后,20世纪的数学家们在世界范围内“联手”进攻“哥德巴赫猜想”堡垒,终于取得了辉煌的成果。

20世纪的数学家们研究哥德巴赫猜想所采用的主要方法,是筛法、圆法、密率法和三角和法等等高深的数学方法。解决这个猜想的思路,就像“缩小包围圈”一样,逐步逼近最后的结果。

1920年,挪威数学家布朗证明了定理“9+9”,由此划定了进攻“哥德巴赫猜想”的“大包围圈”。这个“9+9”是怎么回事呢?所谓“9+9”,翻译成数学语言就是:“任何一个足够大的偶数,都可以表示成其他两个数之和,而这两个数中的每个数,都是9个奇质数之乘积。”从这个“9+9”开始,全世界的数学家集中力量“缩小包围圈”,当然最后的目标就是“1+1”了。

1924年,德国数学家雷德马赫证明了定理“7+7”。很快,“6+6”、“5+5”、“4+4”和“3+3”逐一被攻陷。1957年,中国数学家王元证明了“2+3”。1962年,中国数学家潘承洞证明了“1+5”,同年又和王元合作证明了“1+4”。1965年,前苏联数学家证明了“1+3”。

1966年,中国数学家陈景润攻克了“1+2”,也就是:“任何一个足够大的偶数,都可以表示成两个数之和,而这两个数中的一个就是奇质数,另一个则是两个奇质数的乘积。”这个定理被世界数学界称为“陈氏定理”。

由于陈景润的贡献,人类距离哥德巴赫猜想的最后结果“1+1”仅有一步之遥了。但为了实现这最后的一步,也许还要历经一个漫长的探索过程。有许多数学家认为,要想证明“1+1”,必须通过创造新的数学方法,以往的路很可能都是走不通的。

有很多非专业数学爱好者试图证明这个猜想,但是这些证明往往被看做民间“猜想”爱好者不自量力的举动。专业数学研究者认为证明这一猜想需要深刻的数论理论知识,然而几乎所有的民间数学爱好者的“证明”使用的数学工具往往仅仅是初等数学或者微积分。如今,哥德巴赫猜想仍然是众多科学家正在寻找方法证明的“谜题”。

同类推荐
  • 男子汉进行曲

    男子汉进行曲

    本书是儿童文学作家梅子涵的短篇小说集,其中《男子汉进行曲》细腻地描写了一个男生在考前对一个女孩的内心独白,虽然只是独白描写,但没有丝毫的单薄感,结构上也没有一点人为的拔高或跳跃,一切顺理成章,读后只感到真实而充实,小男子汉的形象也十分丰满。
  • 金银岛(青少版名著)

    金银岛(青少版名著)

    故事的主人吉姆是一个十岁大的小男孩,吉姆的父母在黑山海湾旁经营一家旅馆名为“本葆”。有一天,旅馆来了一位脸上带着刀疤、身材高大结实、非常引人注目的客人,原来他就是比尔船长。吉姆非常喜欢听比尔船长讲故事,那些听起来挺吓人的经历,像是罪犯被处以绞刑、海盗双手被绑而且蒙眼走跳板、突如其来的海上大风暴、遍地骨骸的西班牙海盗巢穴等,每次都让吉姆又爱又怕,也让宁静的小镇增添了不少新鲜刺激的话题。没多久,比尔船长因为饮酒过量加上受到惊吓而死在旅馆中,吉姆无意间发现比尔身上带着的一张藏宝图,那是海盗弗林特船长所遗留下的,于是吉姆和一群人的金银岛寻宝的故事就此展开。
  • 彼得·潘

    彼得·潘

    翻开读客版《彼得·潘》,195条注解帮孩子独立阅读!教育部统编《语文》小学三年级推荐阅读英国“国民童话”,《哈利·波特》作者在奥运会开幕式上倾情朗诵小姑娘温迪和两个弟弟结识了会飞的男孩儿彼得·潘,跟着后者来到了梦幻之岛永无乡。孩子们无忧无虑、无拘无束地生活在这里。但后来,孩子们开始想家了,可彼得·潘却不希望温迪离开……
  • 当个班长有点儿烦

    当个班长有点儿烦

    因为班级里有人玩水枪影响大家学习,“我”是班长,班主任让“我”调查此事,查出玩水枪的人是谁。“我”却买了一把不同寻常的水枪——那是一把有神奇魔力的水枪,可以按照人的意志施展魔法。于是,发生了许多有趣的事,但是在这些趣事的后面,却有着“我”无法忽视的烦恼。
  • 你的眼神

    你的眼神

    本书收录了徐玲近年来创作的优秀短篇小说10余篇,这些作品散见于《儿童文学》《少年文艺》《东方少年》等全国重点儿童文学期刊。徐玲小说以校园和家庭为背景,用自然阳光、生动流畅的笔触,讲述少年儿童的成长故事,关爱呵护少年儿童的心灵成长,将成长中的烦恼和幸福揉进或轻松愉快或戳中泪点的情节,让读者在笑中带泪中产生情感共鸣,获得成长的希望和能量。
热门推荐
  • 废柴嫡女:全能召唤师

    废柴嫡女:全能召唤师

    云家嫡女,古代矮胖丑,痴恋靖南王,在庶妹的撺掇下响起表白,却被一掌拍飞丧命,穿越而来的云幽占据着这具身体,云幽是天生的召唤师,她用自己的灵魂开发了这具身体,使云若曦成为盛罗大陆的强者,一朝封印打开,她倾国倾城,华丽逆袭,霸行天下……
  • 带着三国霸异界

    带着三国霸异界

    谁说地球人只能当练级小怪?带着三国名将,穿梭时空之间,拼拼谁更有潜力!
  • 修真二人组

    修真二人组

    一对被抛弃的婴儿,一对帅气的组合,从此修炼至最高境界,笑傲天下。无数的传奇,由他们创造,永生?金钱?妻子?样样具有。
  • 开局签到亿万武魂

    开局签到亿万武魂

    【年度最佳玄幻爽文】方昊穿越以武为尊的真武世界,从签到亿万武魂,附送百连抽开局。“叮!签到亿万倍修炼速度。”“叮!签到九十九张升级卡。”“叮!签到亿万修为值。”从此一位至尊无敌妖孽诞生了。
  • 乌图传

    乌图传

    主角乌图,化名马冬。神族子弟,惨遭荼毒。孑然一身,仙魔合一。护身妖兽,七色蜈蚣。重返蜀山,一扫宵小。混一灵界,志在万方。这是我的第二部长篇小说。第一部叫《本原之劫》,这一部小说其实延续了第一部小说的故事背景。人物也有血缘和继承等等之类的关系。就好比《神雕侠侣》之于《射雕英雄传》,既独立成章,又上下联系。有一点可以保证,即使你没看过《射雕英雄传》,也不妨碍读《神雕侠侣》读到天昏地暗,泪流满面。嗯,至少我是这样的。
  • 兽皇之逆世神女

    兽皇之逆世神女

    离开雪域,来到人族的领域,她看着这肮脏的世界,唯有她是一片洁白。在这个黑暗的世界里,她就像是一片洁白的雪花,降落在此。却也带来了难以避免的灾难。为何所有妖族和兽族都守护这个女孩?为何四大外族神圣的圣物都与她有关?在面对众人的刀剑时,只有当初守在她身边的男孩,还一直护着她。这一护,只有半生。
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 喜欢你时星星几许

    喜欢你时星星几许

    我等你那巅峰之塔就该是你的你就该站在上面俯瞰苍穹如此桀骜听过一句话吗,你若撒野今生我把酒奉陪。我就赖上你了,甩不掉了,你就说你要不要吧。
  • 缥缈往事

    缥缈往事

    这是一个不幸但却不悲伤的故事,希望能够给人思考。这是作者第一次完整地写完一部超短篇小说,故事情节笔触稚嫩的地方请大家多多包涵~
  • 强迫症患者必读:乌托邦清单

    强迫症患者必读:乌托邦清单

    列清单强迫症患者必读。康夏:专栏作者,偏执病人,分类狂,绞尽所有脑汁为构筑美好乌托邦书写清单。关于书信的清单关于外太空的清单,关于盲人的清单,关于外国返乡者的清单,关于冯内古特的清单