哥德巴赫猜想

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  哥德巴赫(Goldbach C.,1690.3.18~1764.11.20)是德國數(shù)學(xué)家;出生于格奧尼格斯別爾格(現(xiàn)名加里寧城);曾在英國牛津大學(xué)學(xué)習(xí);原學(xué)法學(xué),由于在歐洲各國訪問期間結(jié)識了貝努利家族,所以對數(shù)學(xué)研究產(chǎn)生了興趣;曾擔(dān)任中學(xué)教師。1725年到俄國,同年被選為彼得堡科學(xué)院院士;1725年~1740年擔(dān)任彼得堡科學(xué)院會議秘書;1742年移居莫斯科,并在俄國外交部任職。

  1729年~1764年,哥德巴赫與歐拉保持了長達(dá)三十五年的書信往來。

  在1742年6月7日給歐拉的信中,哥德巴赫提出了一個命題。他寫道:

  "我的問題是這樣的:

   隨便取某一個奇數(shù),比如77,可以把它寫成三個素數(shù)之和:

  77=53+17+7;

  再任取一個奇數(shù),比如461,

  461=449+7+5,

  也是三個素數(shù)之和,461還可以寫成257+199+5,仍然是三個素數(shù)之和。這樣,我發(fā)現(xiàn):任何大于5的奇數(shù)都是三個素數(shù)之和。

  但這怎樣證明呢?雖然做過的每一次試驗都得到了上述結(jié)果,但是不可能把所有的奇數(shù)都拿來檢驗,需要的是一般的證明,而不是個別的檢驗。"

  歐拉回信說,這個命題看來是正確的,但是他也給不出嚴(yán)格的證明。同時歐拉又提出了另一個命題:任何一個大于2的偶數(shù)都是兩個素數(shù)之和。但是這個命題他也沒能給予證明。

  不難看出,哥德巴赫的命題是歐拉命題的推論。事實上,任何一個大于5的奇數(shù)都可以寫成如下形式:

         2N+1=3+2(N-1),其中2(N-1)≥4.

  若歐拉的命題成立,則偶數(shù)2(N-1)可以寫成兩個素數(shù)之和,于是奇數(shù)2N+1可以寫成三個素數(shù)之和,從而,對于大于5的奇數(shù),哥德巴赫的猜想成立。

  但是哥德巴赫的命題成立并不能保證歐拉命題的成立。因而歐拉的命題比哥德巴赫的命題要求更高。

  現(xiàn)在通常把這兩個命題統(tǒng)稱為哥德巴赫猜想

  二百多年來,盡管許許多多的數(shù)學(xué)家為解決這個猜想付出了艱辛的勞動,迄今為止它仍然是一個既沒有得到正面證明也沒有被推翻的命題。

  十九世紀(jì)數(shù)學(xué)家康托(Cantor G.F.L.P.,1845.3.3~1918.1.6)耐心地試驗了1000以內(nèi)所有的偶數(shù),奧培利又試驗了1000~2000的全部偶數(shù),他們都肯定了在所試驗的范圍內(nèi)猜想是正確的。1911年梅利指出,從4到9000000之間絕大多數(shù)偶數(shù)都是兩個素數(shù)之和,僅有14個數(shù)情況不明。后來甚至有人一直驗算到三億三千萬這個數(shù),都肯定了猜想是正確的。

  1900年,德國數(shù)學(xué)家希爾伯特(Hilbert D.,1862.1.23~1943.2.14)在巴黎國際數(shù)學(xué)家大會上提出了二十三個最重要的問題供二十世紀(jì)的數(shù)學(xué)家來研究。其中第八問題為素數(shù)問題;在提到哥德巴赫猜想時,希爾伯特說這是以往遺留的最重要的問題之一。

  1921年,英國數(shù)學(xué)家哈代(Hardy G.H.,1877.2.7~1947.12.1)在哥本哈根召開的數(shù)學(xué)會議上說過,哥德巴赫猜想的困難程度可以和任何沒有解決的數(shù)學(xué)問題相比。

  近一百年來,哥德巴赫猜想吸引著世界上許多著名的數(shù)學(xué)家,并在證明上取得了很大的進(jìn)展。在對一切偶數(shù)的研究方面,蘇聯(lián)人什尼列爾曼(1905~1938)第一個取得了成果,他指出任何整數(shù)都可以用一些素數(shù)的和來表示,而加數(shù)的個數(shù)不超過800000。1937年,蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家維諾格拉夫(1891.9.14~1983.3.20)取得了進(jìn)一步的成果,他證明了任何一個相當(dāng)大的奇數(shù)都可以用三個素數(shù)的和來表示。中國數(shù)學(xué)家陳景潤(1933~ )于1966年取得了更大的進(jìn)展,他證明了每一個充分大的偶數(shù)都可以表示為一個素數(shù)與另一個自然數(shù)之和,而這另一個自然數(shù)可以表示為至多兩個素數(shù)的乘積。通常簡稱此結(jié)果為大偶數(shù)可表為"1+2"。在陳景潤之前,關(guān)于大偶數(shù)可表示為s個素數(shù)之積與t個素數(shù)之積的和的"s+ t"問題的研究進(jìn)展情況如下:

  1920年,挪威的布龍證明了"9+9";

  1924年,德國的拉特馬赫證明了"7+7";

  1932年,英國的埃斯特曼證明了"6+6";

  1937年,意大利的蕾西先后證明了"5+7"、"4+9"、"3+15"和"2+366";

  1938年,蘇聯(lián)的布赫夕太勃證明了"5+5",1940年他又證明了"4+4";

  1948年,匈牙利的蘭恩尼證明了"1+C",其中C很大;

  1956年,中國的王元(1930~ )證明了"3+4";1957年,他又先后證明了"3+3"和"2+3";

  1962年,中國的潘承洞(1934~ )和蘇聯(lián)的巴爾巴恩證明了"1+5";

  1962年,中國的王元證明了"1+4";1963年,中國的潘承洞和蘇聯(lián)的巴爾巴恩證也證明了"1+4";

  1965年,蘇聯(lián)的布赫夕太勃和小維諾格拉夫及意大利的波波里證明了"1+3";

  1966后,中國的陳景潤證明了"1+2"。

  最終將由哪個國家的哪位數(shù)學(xué)家攻克大偶數(shù)表為兩個素數(shù)之和(即"1+1")的問題,現(xiàn)在還無法予測。


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