90年前哥德巴赫猜想研究的第一次突破

200年過(guò)去了,沒(méi)有人證明它。哥德巴赫猜想由此成為數(shù)學(xué)皇冠上一顆可望不可及的“明珠”。

直到20世紀(jì)20年代,才開(kāi)始有人靠近它。1920年挪威數(shù)學(xué)家布朗用一種古老的篩選法證明了:任何一個(gè)大于2的偶數(shù)都能表示為9個(gè)素?cái)?shù)的之積與另外9個(gè)素因子之積的和,即(9+9)。 

具體地說(shuō),他的思路就是要證明一個(gè)數(shù)為兩數(shù)之和,其中第一個(gè)數(shù)的質(zhì)因數(shù)不超過(guò)a 個(gè),第二數(shù)的質(zhì)因數(shù)不超過(guò)b個(gè),將這個(gè)命題表示為(a+b)。最終要達(dá)到的目標(biāo)是證明(a+b)為(1+1)。

   

 這種縮小包圍圈的辦法很管用,于是從(9十9)開(kāi)始,全世界的數(shù)學(xué)家集中力量“縮小包圍圈”,逐步減少每個(gè)數(shù)里所含質(zhì)數(shù)因子的個(gè)數(shù),直到最后(1+1)為止。用這樣方法來(lái)證明“哥德巴赫猜想”確實(shí)取得了一系列重要的進(jìn)展:

1920年,挪威數(shù)學(xué)家布朗(Brun)用古老的篩選法證明了(9+9);

1924年德國(guó)數(shù)學(xué)家拉德馬赫(Rademacher)證明了(7+7);

1932年英國(guó)數(shù)學(xué)家埃斯特曼(Estermann)證明了(6+6);

1932年,意大利的蕾西(Ricei)先后證明了(5+7), (4+9), (3+15)和(2+366); 

1938年,蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家維諾格拉朵夫證明了充分大的奇數(shù)可以表示為3個(gè)奇質(zhì)數(shù)之和,這使歐拉設(shè)想中的奇數(shù)部分有了結(jié)論,剩下的只有偶數(shù)部分的命題了。 

1938年,蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家布赫斯塔勃證明了(5+5),2年后又證明了(4+4)。

       1938年,我國(guó)數(shù)學(xué)家華羅庚證明了所有偶數(shù)都可以表示為一個(gè)質(zhì)數(shù)和另一個(gè)質(zhì)數(shù)的方冪之和;

1940年他又證明了(4+4);

1956年,蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家維諾格拉朵夫證明了(5+5),(4+4),(3+3);

1956年,我國(guó)數(shù)學(xué)家王元證明了“3+4”;

1957年,我國(guó)數(shù)學(xué)家王元證明了“3+3”和“2+3”; 

而在1948年,匈牙利數(shù)學(xué)家蘭恩易(Renyi)另外設(shè)置了一個(gè)包圍圈。他開(kāi)辟了另一條途徑。他想要證明:每個(gè)大偶數(shù)都是一個(gè)素?cái)?shù)和一個(gè)“素因子都不超過(guò)六個(gè)的”數(shù)之和。他果然證明了(1+6)。

但是,以后又是十年沒(méi)有進(jìn)展。

1962年,我國(guó)數(shù)學(xué)家潘承洞與蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家巴爾巴恩(BapoaH)各自獨(dú)立證明了(1+5);

1963年,又前進(jìn)了一步,潘承洞與王元合作證明,蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家巴爾巴恩獨(dú)立證明了(1+4)。

1965年,布赫斯塔勃、維諾格拉多夫和數(shù)學(xué)家龐皮艾黎邦別里等三人差不多同時(shí)都證明了(1+3)。

“包圍圈”越來(lái)越小,越來(lái)越接近終極目標(biāo)(1+1)。

維諾格拉多夫(1937年),無(wú)條件地證明了奇數(shù)哥德巴赫猜想,即每個(gè)充分大的奇數(shù)都是三個(gè)奇素?cái)?shù)之和。

  布朗(挪威1919年)證明了:每個(gè)大偶數(shù)都是兩個(gè)素因子個(gè)數(shù)均不超過(guò)9的整數(shù)之和(記為9 + 9,記號(hào)k + l表示大偶數(shù)分解為不超過(guò)k個(gè)奇素?cái)?shù)的積與不超過(guò)l個(gè)奇素?cái)?shù)的積之和 ,下同)

布赫夕塔布的4 + 4(1940),瑞尼的l+c (c為一不確定大數(shù))(1948)和庫(kù)恩的a+b (a+b≤6)(1954);  

1966年我國(guó)數(shù)學(xué)家陳景潤(rùn)在對(duì)篩選法進(jìn)行了重要改進(jìn)之后,終于證明了(1+2)。也就是:“任何一個(gè)充分大的偶數(shù),都可以表示成兩個(gè)數(shù)之和,而這兩個(gè)數(shù)中的一個(gè)就是奇質(zhì)數(shù),另一個(gè)則是兩個(gè)奇質(zhì)數(shù)的乘積!

1966年5月陳景潤(rùn)在中國(guó)科學(xué)院的刊物《科學(xué)通報(bào)》第十七期上他對(duì)外正式宣布已經(jīng)證明了(1+2)。他的證明震驚中外,被譽(yù)為“推動(dòng)了群山,”并被這個(gè)定理被世界數(shù)學(xué)界稱為“陳氏定理”。 (1973年發(fā)表詳細(xì)證明)

20世紀(jì)的數(shù)學(xué)家們研究哥德巴赫猜想所采用的主要方法,是圓法、篩法、密率法和指數(shù)和三角和法等高深的數(shù)學(xué)方法。

許多數(shù)學(xué)家,包括曾經(jīng)做出過(guò)重要貢獻(xiàn)的數(shù)學(xué)家認(rèn)為,要想證明(1+1),必須通過(guò)創(chuàng)造新的數(shù)學(xué)方法,以往的路都是走不通的。

由于陳景潤(rùn)的貢獻(xiàn),人類距離哥德巴赫猜想的最后結(jié)果(1+1)僅有一步之遙了。而這一步卻無(wú)比艱難。30多年過(guò)去了,哥德巴赫猜想的 證明仍未有重要的突破。

目前利用計(jì)算機(jī)能證明到10的14次方為止哥德巴赫猜想是成立的,而嚴(yán)格的數(shù)學(xué)論證則要求其對(duì)所有的數(shù)都有效。