登陆注册
7816300000004

第4章 数学宝殿(2)

中国古代数学的十大瑰宝——《算经十书》

我国古代千余年间陆续出现了10部数学著作,被称为中国古代数学的十大瑰宝。它们是(1)《周髀算经》:这是一部我国流传至今最早的数学著作,也是一部天文学著作。在数学方面主要讲了学习数学的方法。(2)《九章算术》:是算经十书中最重要的一种。(3)《孙子算经》:较系统地叙述了算筹记数法和算筹的乘、除、开方以及分数等计算的步骤和法则。(4)《五曹算经》:北周甄鸾所著,全书共收集了67个问题。所谓“五曹”是指五类官员,即“田曹”、“兵曹”、“集曹”、“仓曹”、“金曹”五大类问题。(5)《夏侯阳算经》:全书共3卷,收有83个数学问题,内容与《孙子算经》类似。(6)《张丘建算经》:南北朝时期的著作,除《九章算术》的内容外,还有等级数问题、二次方程问题、不定方程问题。(7)《海岛算经》:魏晋时期刘徽著,以测海岛的高、远而得名。(8)《五经算术》:北周甄鸾著,对《易经》、《诗经》、《周礼》、《礼记》、《论语》、《左传》等儒家经典中与数学有关的地方加以注释。(9)《缀术》。(10)《缉古算经》。以上10部书统称为《算经十书》。

“哥德巴赫猜想”只差最后一步

哥德巴赫猜想原稿抗日战争刚结束后不久,福州市的一个中学“英华书院”来了一位知识渊博、诲人不倦的数学教师。在数学课上他给学生们讲了许多有趣的数学故事。有一次,他向学生们讲了“哥德巴赫猜想”的难题,并且说:“自然科学的皇后是数学,数学的皇冠是数论,‘哥德巴赫猜想’则是皇冠上的明珠。”这些话,深深地打动了学生陈景润的心,鼓舞着他立志要去摘取这颗明珠。有志者,事竟成。经过20多年的奋战,陈景润已经离拿下这颗明珠只差一步了。那么,这颗明珠到底是怎么回事呢?

200多年前,德国数学家彼得堡科学院院士哥德巴赫,曾以大量的整数做试验,结果使他发现:任何一个整数,总可以分解为不超过三个素数的和。但是,他不能给出严格的数学证明,甚至连证明该问题的思路也找不到。因此,1742年6月7月,他把这个猜想写信告诉了与他有15年交情,当时在数学界已享有盛誉的朋友欧拉。信中说:“我想冒险发表下列假定:大于5的任何整数,是三个素数之和。”欧拉经过分析和研究,在回信中说:“我认为每一个大于或等于6的偶数都可以表示为两个奇素数之和”。欧拉又进一步将这个猜想归纳为以下两点:

(1)任何大于等于6的偶数都可以表示为两个奇素数之和。

(2)每个不小于9的奇数都可以表示为三个奇素数之和。

我们可以利用一些具体的数字进行验算,看看欧拉上述两个猜想的正确性,如

6=3+318=11+7

8=3+520=13+7

10=5+5……

12=5+748=29+19

14=7+7……

16=13+3100=97+3

9=3+3+3

11=3+3+5

13=3+3+7

……

27=3+11+13

……

103=23+37+43

同时,欧拉的两个命题是有联系的,容易发现:第二个命题是第一个命题的直接推论,若第一命题正确,就能非常简单地推出命题二是正确的。

因为,假设命题一正确,我们设奇数A≥9,则

A-3≥6

而且A-3是偶数。

由命题一可知,必有两个奇素数n1、n2,使得

A-3=n1+n2

所以

A=3+n1+n2

因此,命题二是正确的。

由此可见,命题一的正确性被证明了,“哥德巴赫猜想”也就彻底解决了。

哥德巴赫问题所以引起人们极大的关注并激励着不少人为解决这一难题而奋斗一生,其原因就在于:若解决这样的问题就必须引进新的方法,研究新的规律,从而可能获得新的成果。这样就会丰富我们对于整数论以及整数论与其他数学分支之间相互关系的认识,推动整个数学学科向前发展。

1900年著名德国数学家希尔伯特在国际数学会的演讲中,把哥德巴赫猜想看成是以往遗留的最重要的问题之一。1921年英国数学家哈代在哥本哈根召开的数学会上说过,哥德巴赫猜想的困难程度可以和任何没有解决的数学问题相比。200多年来,这个难题吸引了世界许多著名的数学家,他们付出了艰苦的劳动。虽然这个问题还没解决,但是进展很大,19世纪数学家康托耐心地试验了从2到1000之内所有偶数命题——都对;数学家奥倍利又试验了从1000到2000以内所有偶数命题——也是对的。即他们二人连续验证了在2到2000这个范围内,任何大于或等于6的偶数都可以表示为两个奇素数之和。

1911年数学家梅利又指出从4到9000000之内绝大多数偶数都是两个奇素数之和(即他共验证了449986个偶数命题是正确的,只有14个偶数他没能验证出来)。后来更有人一直验算到了3.3亿,都表明哥德巴赫猜想是正确的。上述一些数学家们虽然做了大量的工作,但都没有离开验算的轨道。

1923年两位英因数学家希尔德和立特伍德在解决哥德巴赫问题的探索中得到新的进展。他们虽然没有解决这个难题,但是却使这个问题与高等数学中的解析因数论建立了联系。一方面为解决这个问题搭了第一座桥,使哥德巴赫问题解决的途径从验证阶段踏上了解析证明的新征程;另一方面在两个不同的学科间发现了微妙的联系,从而会引申出许多新的发现,为制定新的理论打下基础。

直到1930年,这个难题才有了决定性的转折,苏联青年数学家西涅日耳曼采用筛法和数列密度法证明了“任一大于等于9的自然数,一定可表示为不超过300000个奇数之和”(注意:任一大于9的自然数,上述定理都成立,则任一大于9的偶数,上述定理当然也成立)。这个结果与哥德巴赫猜想相比,似乎非常滑稽可笑,然而,正是这个定理为证明哥德巴赫问题找到了新的方法。西涅日耳曼感到要从哥德巴赫问题的原来形式去证明是徒劳的。因为,一个能表示成几百个素数之和的数,未必能表示成三个或两个素数的和,可是一个数若能表示成一百个素数的和的问题得证,就能使一个数表示成三个或两个素数之和的问题的证明变得容易了。在数学上为了证明某个命题,常常需要把它变化一下形式,即变成它的等价命题或者是放低要求的命题。新命题证完,原命题立即得证或者容易得证。

西涅日耳曼提出:是否存在一个完全确定的,但又是尚未知道的整数,使任何自然数都可表示成不超过C个素数和的形状?换言之,不论N是怎样的自然数,总可以将它写成

N=P1+P2+P2+…+Pn

的形状。其中Pi(i=1,2,…n)均是素数,而n一定是小于C(至多等于C)的整数。若能证明C=2,那么,哥德巴赫问题就能证明了。西涅日耳曼开拓了这条新路,找到了解决老问题的新方法,受到人们的称赞,并把C称为西涅日耳曼常数。有开拓者就有后继人,后来又有不少数学家把C这个数降到67,也就是不论怎样大的偶数,都可以表示为至多是67素系数之和的形式。

1937年苏联另一位数学家维诺格拉道夫,把西涅日耳曼常数又降到4,之后又凭借他自己创立的一种新的数学方法——估计指数和的方法,证明了:每一个充分大的奇数都一定可以表示为三个奇素数之和,将哥德巴赫猜想的第二个命题解决了。正是由于维诺格拉道夫创造了新的数学方法,解决了“半个”世界著名难题所取得的巨大成就,被授予社会主义劳动英雄的称号,并获得了斯大林奖金。

我国对这个问题的研究也有很长的历史,并且也取得了不少研究成果。这是非常值得我们自豪的。

大家非常熟悉的我国著名数学家华罗庚教授,早在20世纪30年代就开始这项研究工作,并取得了一定的研究成果。新中国成立后,在华罗庚、闻嗣鹤两位教授的指导下,我国一些年轻的数学家不断地改进筛法,对哥德巴赫猜想的研究,取得了一个又一个可喜的研究成果,轰动了国内外的数学界。

我国青年数学家陈景润在研究哥德巴赫问题上,有着惊人的毅力和顽强的精神。1965年苏联数学家维诺格拉道夫、布赫斯塔勃和朋比利又证明了:偶数=(1+3)。这个结果在当时已经是很了不起的成就了。然而,陈景润还是不畏劳苦地攀登着。由于他精心的分析和科学的推算,不断地改进“筛法”,大大地推进了哥德巴赫问题的研究成果,取得了世界上领先的地位。1973年他终于证明:每一个充分大的偶数,都可以表示成一个素数及—个不超过两个素数乘积的和,即:

偶数=(1+2)

若把两个素数乘积变成一个素数即:

偶数=(1+1)

这样,哥德巴赫问题——这颗皇冠上的明珠就要被摘下来了。

陈景润的成就,在国内外引起了高度的重视。我国数学家华罗庚和闻嗣鹤都曾高度评价他的研究成果。英国数学家哈伯斯坦和西德数学家黎希特合著的《筛法》一书,原有十章,付印后又见到陈景润的(1+2)的成果,感到这一成就意义重大,特为之添写了第十一章,标题叫做“陈氏定理”。

哥德巴赫猜想离彻底解决仅一步之差了。但是,这即将登上顶峰的最后一步,也是极端困难的一步。不过看到陈景润的研究成果,看到我国数学才能卓著的年轻人不断涌现,看到广大科学家为攻克一个个堡垒而表现出来的顽强毅力,相信,登上顶峰、走完这艰苦的一步,肯定是为期不远了。

同类推荐
  • 大智大勇的探险家(2)(世界名人成长历程)

    大智大勇的探险家(2)(世界名人成长历程)

    《世界名人成长历程——大智大勇的探险家(2)》本书分为哥伦布、麦哲伦、白令等部分。
  • 父子双雄(人猿泰山系列)

    父子双雄(人猿泰山系列)

    人猿泰山系列是一部让中小学生开阔眼界、丰富想象力的书,是一部教给孩子动物是朋友、大自然是家园的温情冒险小说,是一部中小学图书馆和孩子的书架上不得不放的书,是父母与孩子共同阅读的睡前故事。小说情节奇谲精彩,主人公强悍而无畏,为孩子们打开了一扇充满着浪漫英雄主义的丛林世界大门。译者的话:上世纪四十年代,我们在读初中时,《人猿泰山》作为世界名著,曾经风靡一时。每逢课间十分钟,同学们几乎满教室争说泰山。当时,这部奇趣曼妙的小说,已经在我们心里扎根了。1988年,我俩六十岁退休后,曾到各地旅游,顺便到各省大图书馆、大学图书馆查询此书,不但译本遍寻不得,连原文本也没有了。
  • 孩子的第一本读物

    孩子的第一本读物

    孩子一般都爱听故事。简短易懂而富有哲理的故事既可丰富孩子的知识面,又能引发孩子思考,启迪智力,并学会一些做人处世的道理。《国际大师儿童精品绘本系列:孩子的第一本读物》具有丰富有趣而富有教育意义的故事,还可以拓宽孩子的视野,并有助于孩子语言表达能力的培养,还可拉近亲子间的距离。
  • 世界经典童话故事全集:庶民百姓的故事

    世界经典童话故事全集:庶民百姓的故事

    童话王国简直就是一个多姿多彩的万花筒,在那些语言浅显、妙趣盎然的美丽童话故事里,有的蕴藏着严肃的人生准则,富于哲理,发人深省;有的反映了社会的真实现象,揭露了黑暗、鞭打了丑恶;有的揭示了大自然的奥秘,使人增长知识, 开拓视野。
  • 小发明

    小发明

    文章讲述了方便垃圾桶、蛇皮袋撑扶器、多功能反转晾鞋架、深孔伸缩取物器、能取出自来水管内接断裂物的扳手等内容。
热门推荐
  • 天价盛婚:独占豪门爱妻

    天价盛婚:独占豪门爱妻

    七年噩梦纠缠,撒旦男人强势归来,白天是贵族绅士,黑夜是恶魔摧毁她的梦。为保腹中胎儿,她跪在他面前祈求他成全自己的幸福。他含笑答应,却在婚礼当天肆意破坏,将她锁在暗室,而新郎被绑在玻璃室内观看这一切!“你知道我为什么答应你跟他走进婚礼殿堂吗?因为我要你看着,我是怎么毁掉你美好幸福的!”当她认命想要跟他好好过时,他却丢给她一张红色请柬,婚礼当天,她被人用枪抵在额间,问道:“跟她结婚?还是救我?”电话掐断前,她只听到他淡如水的笑声对神父道:“婚礼继续。”明知这男人是毒,不能爱,她还是爱得体无完肤!爱恨情仇,万分纠葛,到底要怎样才能让你明白,我只是因为太过爱你。
  • 恶魔的信徒

    恶魔的信徒

    七年前,拜占庭在瓦罗兰大陆发动了全面战争,摧毁了各个小国,最终建立了神圣帝国——拜占庭。期间,被损毁的小山村不计其数,而能活下来的人均被称为——流民。年长的流民沦为了贵族们的奴隶,年幼的奴隶被卖给了一些魔法师用作魔法实验。十岁的亚瑟就是被用作魔法实验的众多小孩之一,而他的传奇由此开始!
  • 娘子我错了:邪王别这样

    娘子我错了:邪王别这样

    “喵了个咪,阿西吧,我不过出了个车祸,咋就穿越啦,穿了就穿了,咋还穿在这么一个废物上,身子也太弱了吧!”某女仰天长叹“何况还是丞相府的嫡女怎么轮到一个庶女欺负了,你特么居然还喜欢一个这样的渣男,如今我是你了,就会替你讨回公道的,不然怎么对得起我这个21世纪的跆拳道女王!”在灵魂深处,她对她微微一笑,说:拜托了。说完,就消失了。虐白莲花,动一根手指就可以把这个丞相府给夷为平地,不过看在爷爷的份上就算了。不过,扒在我身上拉都拉不下来的这美男子是谁,虽然姐知道姐很美,不过你tm不要总是扒在我身上拽都拽不下来!!“娘子,你嫌弃我”某男委屈的说。“来来,给老娘说清楚谁是你娘子!”某女火冒三丈!“你啊!”
  • 美人风云

    美人风云

    “你能给我什么?”“你想要什么只要本王给得起,都会满足你。”他微微一笑,语气也柔和,看得出心情不错。“也包括自由?”她问。“是的。”他是如此的果绝与笃定。可是他忘了,爱情并不是他想给,她就能拥有的。
  • 每天都在用美食收妖鬼

    每天都在用美食收妖鬼

    一道菜一个故事。这年头连收妖捉鬼都少不了美食,吃货拯救世界!
  • 白徒儿的黑师傅

    白徒儿的黑师傅

    她穿越变成娃娃,被他养大。她,调皮任性有些腹黑。他,处处维护她,不让她受到伤害。殊不知,情根早已种下......
  • 绯色密爱:总裁欺人太甚

    绯色密爱:总裁欺人太甚

    曾经,我是个最让人羡慕的女人,同时,也是最被人唾弃的女人。人人只道我的光鲜,却不知这一路的艰险。不少人询问过我那段往事,只是真相往往比谎言更让人心痛……
  • 祸水乱世

    祸水乱世

    “我们……不管这天下,归隐竹林共白首可好,往后,你不是这东阳将军,我不是花满楼花魁。”城墙上的女子红衣烈烈,语气里尽是祈求。远处,男子身披金甲,淡淡道,“什么时候这天下变得国泰民安,我什么时候再谈儿女私情,况且,我与你没有可能。”啊哈哈哈,小雨第一次来,要为我加油哦,我想要你们的推荐票,我想要你们的亲亲,(??<`?)╭要糖糖
  • 生存以及文明

    生存以及文明

    新的一部小说,别说了可能会智障点。两种全新不同的文明碰撞在一起所产生的灾难与新生是人们往往不法想像的。
  • 神话版世家

    神话版世家

    其实就是玩个游戏而诶,刘飞同学无意中落入了系统设计的全人类计划之中,以一个落魄世家子的身份重建家族,征战蛮荒。