1742年哥德巴赫發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)事實(shí):6=3+3,12=5+7,18=11+7,……等,于是他在1742年6月7日寫信給當(dāng)時(shí)住在俄國彼得堡的大數(shù)學(xué)家歐拉。哥德巴赫在信中說:”我的問題是這樣的:隨便取某一個(gè)奇數(shù),比如77,可以把它寫成三個(gè)素?cái)?shù)之和:77=53+17+7;再任取一個(gè)奇數(shù),比如461,461=449+7+5,也是三個(gè)素?cái)?shù)之和,461還可以寫成257+199+5,仍然是三個(gè)素?cái)?shù)之和。我發(fā)現(xiàn):這樣任何大于5的奇數(shù)都是三個(gè)素?cái)?shù)之和。但這怎樣證明呢?雖然做過的每一次試驗(yàn)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(yàn),需要的是一般的證明,而不是個(gè)別的檢驗(yàn)!
這就是著名的哥德巴赫猜想(見本文后的復(fù)印件)。
當(dāng)哥德巴赫把這個(gè)問題告訴給歐拉,并請(qǐng)歐拉告訴他應(yīng)當(dāng)怎樣作出證明。 歐拉看過信之后,認(rèn)真地思考了這個(gè)問題。他首先逐個(gè)核對(duì)了一張長長的數(shù)字表:
6=2+2+2=3+3
8=2+3+3=3+5
9=3+3+3=2+7
10=2+3+5=5+5
11=5+3+3 |
12=5+5+2=5+7
99=89+7+3
100=11+17+71=97+3
101=97+2+2
102=97+2+3=97+5 ……
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這張表可以無限延長,而每一次延長都使歐拉對(duì)肯定哥德巴赫的猜想增加了信心。同時(shí)他發(fā)現(xiàn)證明這個(gè)問題實(shí)際上應(yīng)該分成兩部分,即證明所有大于2的偶數(shù)總能寫成2個(gè)質(zhì)數(shù)之和,所有大于7的奇數(shù)總能寫成3個(gè)質(zhì)數(shù)之和:
(a) 任何一個(gè)大于2的偶數(shù),都可以表示成兩個(gè)素?cái)?shù)之和;
(b) 任何一個(gè)大于7的奇數(shù),都可以表示成三個(gè)素?cái)?shù)之和。
歐拉確信這一結(jié)論是對(duì)的。在6月30日給哥德巴赫回信,他在信中說:“任何大于2的偶數(shù)都是兩個(gè)質(zhì)數(shù)的和,雖然我還不能證明它,但我確信無疑這是完全正確的!蓖瑫r(shí)歐拉又提出了另一個(gè)命題:“任何一個(gè)大于2的偶數(shù)都是兩個(gè)素?cái)?shù)之和”。但是這個(gè)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(shí)上,任何一個(gè)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(gè)素?cái)?shù)之和,于是奇數(shù)2N+1可以寫成三個(gè)素?cái)?shù)之和,從而,對(duì)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(gè)命題統(tǒng)稱為哥德巴赫猜想。
實(shí)際上第一個(gè)問題的正確解法可以推出第二個(gè)問題的正確解法,因?yàn)槊總(gè)大于7的奇數(shù)顯然可以表示為一個(gè)大于4的偶數(shù)與3的和。1937年,蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家維諾格拉多夫利用他獨(dú)創(chuàng)的“三角和”方法證明了每個(gè)充分大的奇數(shù)可以表示為3個(gè)奇質(zhì)數(shù)之和,基本上解決了第二個(gè)問題。但是第一個(gè)問題至今仍未解決。由于問題實(shí)在太困難了,數(shù)學(xué)家們開始研究較弱的命題:每個(gè)充分大的偶數(shù)可以表示為質(zhì)因數(shù)個(gè)數(shù)分別為m、n的兩個(gè)自然數(shù)之和,簡記為“m+n”。
歐拉從接到信后,就開始著手考慮如何證明,但是他用盡了各種辦法嘗試,直到離開人世,也沒有證明出來。之后,哥德巴赫帶著一生的遺憾也離開了人世,給后人留下了這道數(shù)學(xué)難題。
由于歐拉是頗負(fù)盛名的數(shù)學(xué)家、科學(xué)家,他對(duì)猜想的判斷與信心吸引著無數(shù)科學(xué)家試圖去證明它,但直到19世紀(jì)末也沒有取得任何進(jìn)展。這一看似簡單,但實(shí)際是困難無比的數(shù)論問題長期困擾著數(shù)學(xué)家,因此有人把它比作“數(shù)學(xué)皇冠上的一顆明珠!
敘述如此簡單的問題,連歐拉這樣首屈一指的數(shù)學(xué)家都不能證明,這個(gè)猜想便引起了許多數(shù)學(xué)家的注意。從哥德巴赫提出這個(gè)猜想至今,許多數(shù)學(xué)家都不斷努力想攻克它,但都沒有成功。
哥德巴赫猜想世界近代三大數(shù)學(xué)難題之一!
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