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费马大定理,比传奇还传奇的传奇

科普小知识2021-10-25 10:16:29
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如果征服费马大定理需要一把锋利无比的钢剑,那么19世纪的数学技术仍处于青铜时代。

19世纪中叶,法国数学家柯西和拉梅对最后一个定理发起了一系列挑战,最终失败了。这时,德国天才数学家库默出人意料地证明了费马大定理的完整证明在当时是不可能用数学方法实现的。突破最后一个定理的盾牌的剑只能留给后世的巧匠。库默的工作无疑对当时人们研究最后一个定理的热情造成了致命的打击。最后一个定理独自站在真理的荒野中,为未来的战士保守秘密。

一瞬间,一个世纪变成了一场风暴。

1954年1月,一村东京大学的一位年轻数学家从系图书馆借了一本书。他想了解一些不受欢迎的领域的最新发展。没想到,一个叫谷山裕子的人提前借了这本书。智春迫切需要知道书中的一些方法来处理他最近在数学计算方面遇到的困难。然后他给这个陌生的校友写了一封信。几天后,孤山回了信。信中告诉智春,他也在做同样的计算,但同样的困难阻碍了他。

费马大定理,比传奇还传奇的传奇

费马大定理,比传奇还传奇的传奇

谷山育佳何志村五郎(照片来源:百度知道)

一种奇怪的命运将两颗孤独的心联系在一起。在茫茫人海中找到知音的惊喜开始了彼此欣赏的合作。顾山是那一代数学家中的天才。他擅长思考和对问题做出惊人的猜测。这种猜测往往伴随着大量的错误,但最终顾山能够拨开迷雾,在正确的方向上犯错误。每一次错误的推动都为鼓山找到了问题的出路。这是一位天才数学家的直觉。

不幸的是,1958年11月17日,刚刚订婚的孤山选择了结束自己的生命。几周后,他的未婚妻也在悲痛中自杀了,并留下了遗书:“既然他走了,我必须和他在一起。”

虽然孤山离开了,但他留下了破译费马大定理的唯一钥匙:孤山-智村猜想。这一猜想将在椭圆曲线(代数几何的对象)和模形式(某些数论中使用的周期全纯函数)之间架起一座桥梁,将人们以前从未意识到的孤立的数学领域紧密联系起来。这是一个极其深刻和惊人的发现。这种联系把两个看似不相关的物体与最深的基石结合在一起。这样的例子并不少见。在自然科学领域,电和磁最初是由科学家作为独立的现象来研究的。只有当麦克斯韦完全统一了电磁现象,人们才真正理解了它们的本质。

30年后,智春终于见证了他一生中最后一个定理的证实,而证明的关键点是证实孤山-智春猜想。他怀着复杂的心情告诉记者:“我告诉过你这是对的。”他仍然保留着明信片,这是他们因为同样的问题在图书馆里第一次接触。命运是多么奇妙,那次接触出人意料地为铸造和提炼宝剑准备了材料,以破译费马大定理。

1985年,德国数学家弗雷指出,如果费马大定理不成立,孤山猜想就不成立。后来,另一位德国数学家佩尔发现了弗雷观点中的一个缺陷,并提出了佩尔的猜想。因此,对费马大定理的研究扭转了潮流。已经发现,如果孤山猜想和佩尔猜想都是真的,费马的最后一个定理是不言而喻的。

一年后,美国数学家伯特证明了佩尔的猜想。此时,似乎离费马大定理只有一步之遥。

然而,没有多少人对即将到来的黎明充满信心。孤山-志村猜想的困难似乎也是一个不可逾越的天然屏障,许多数学家在它面前束手无策。现在人们发现它实际上与费马大定理有关,这个定理几乎切断了人们的最后希望。

20世纪初,有人问德国数学家希尔伯特为什么没有证明费马定理。他告诉记者,最后一个定理应该成为解决方案中不断出现的新理论和新方法的典型例子。这是一只能连续产金蛋的母鸡。不要轻易杀死它。但是希尔伯特也承认,“我没有那么多时间浪费在可能失败的事情上。”就连找到钥匙的关键人物雷贝特和怀尔斯的导师科茨都同时表达了悲观情绪。他们认为这个问题没有必要再去尝试,而且在他们的一生中也不太可能被证明。"

除了安德鲁·怀尔斯。经过多年的专业数学训练,从10岁起就接触到最后定理的怀尔斯,终于开始追逐他儿时的梦想。

年轻的怀尔斯已经达到了学术的顶峰。作为普林斯顿大学的教授,他似乎是数学界的明星。但是由于他决心挑战最后一个定理,他故意选择了沉默。Wiles将尽最大努力减少参加研讨会和学术会议的人数,并且不再发表高质量的学术论文。同事们甚至一度怀疑怀尔斯已经过了数学家的黄金时代,开始了默默无闻的衰退。首先,他花了18个月的时间收集和研究所有人从最后一个定理开始的过程,并试图思考他们失败的原因。尽管他不相信自己能突破关键的障碍,但他仍然相信自己的努力不会白费。对最后定理的任何艰难思考都可能带来意想不到的副产品,而且这也不是他童年时保证的梦想。

费马大定理,比传奇还传奇的传奇

安德鲁·怀尔斯(照片来源:百度百科)

正是这种极其坚定的信念支持了怀尔斯在家中阁楼上的艰难思考。除了他的妻子,没有人知道他是唯一一个挑战这个问题的人,这个问题让历史上无数最杰出的头脑陷入困境。人类历史上的科学英雄和历史上光辉的名字,如费马、莱布尼茨、欧拉、高斯、勒让德、狄利克雷、如梅、勒贝格、库姆默、哥德尔、谷山裕和奇穆拉一郎,都在最后一个定理之前停止了。他想冲破这堵让天才叹息的墙!

费马大定理,比传奇还传奇的传奇

来源:微博

七年很快过去了...

1993年6月23日,剑桥牛顿研究所。怀尔斯走上讲台,在黑板上仔细演绎了30分钟后,他平静地宣布:我想我就此结束。在场的数学家都沸腾了,这意味着费马大定理已经被证明了!

全世界的报纸都以最快的速度报道了这个惊人的消息——数学家破译了350年来世界上的难题!荣誉和掌声倾泻在怀尔斯身上。人们终于等到了这一天。

由于数学家的严谨,怀尔斯的证明仍然需要经过历史上最严格的检验,以确保人类科学史上的这一辉煌时刻能够永远载入史册。

命运终于在这个时候展示了它凶猛的爪子。它正要从下部抓住诡计,把他举到天空的上部。然后它把他扔到了一个深不可测的悬崖边,把他摔成了碎片。这是怀尔斯所面临的最大困难,也是对一个历尽沧桑的英雄的最后考验。

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