查看原文
其他

趣味数学 | 什么是abc猜想?

华院君 华院计算 2022-06-25

望月论文一角


2012年的一天,日本数学家望月新一(Shinichi Mochizuki)将4篇论文挂到了他的网站上。这些论文的总篇幅超过了500页,他论文中宣称解决了abc猜想—当今数学界最大的难题之一。


然而,论文公开后,在很长一段时间内,能读懂这篇论文的数学家寥寥无几。望月新一的证明,也成了数学界的一桩悬案。


历时八年,近日据报道,上述望月新一对于数论难题“abc猜想”的证明将正式发表,这一次论文页数增加到了600多页。包括Nature等在内的权威科学传媒组织,也这一重要进展进行了报道。


什么是abc猜想



abc 猜想在数学界有着重要意义,很多著名猜想/理论都是它的推论,如费马大定理、比尔猜想、Mordell 猜想以及孪生素数猜想等。这个猜想在数论中的地位很高,几乎与黎曼猜想齐名。


那么,究竟什么是ABC猜想,小编找到了来自“遇见数学翻译小组” 的视频—《abc Conjecture》,各位可以先看看:



再来解释下。首先,abc是三个互质的正整数,且c=a+b,所谓互质,是他们的最大公约数是1。在这我给各位举几个例子5+16=21,3+5=8。


接着,我们将这三个数(5,16,21)所有的因数(5,2,3,7)找出来,然后再把他们乘起来,5×2×3×7=210,我们用d来表示素因数的积。你会发现大多数情况下d都会比剩下的三个数要大,像(16,17,33)、(3,5,8)等等。


如果你以为到这就结束了,那你可就大错特错了。让我们再列出一组数据,3+125=128,这组数的d就会比128要小点,这样的特殊情况少之又少,但是我们只要想举例,那这样的数组一定无穷无尽。


你以为这就完了?我们用rad(abc)表示d,把他稍微放大又不超过c,我们就有了以下式子:



假设这个幂次方极小,我们就可以让特殊的abc数组保持在有限个了,让看似无穷多的数组能证出他是有限个,这就是abc猜想。


费马大定理迎刃而解


在人类短期内没法证明的abc猜想的情况下,科学家们想到了一个办法,就是用计算机暴力解决,从小到大依次寻找符合abc猜想第二种情形的组合。


由此衍生出了一个分布式计算项目ABC@Home,就是通过全球各地的电脑穷举计算符合abc猜想条件的三元数组。到2014年5月,人们已经验证了2380万个组合。



虽然有无限个例子或反例不能解决abc猜想,但是数学家希望借着该计划发现的三元数组的分布模式。


之所以花费大量计算资源去验证,是因为abc猜想在数学界有着重要意义。


和黎曼猜想一样,很多数学领域后续的一些假设都依赖于前者。如果前者得到证明,后者就能轻易得出。


abc猜想的形式是a+b=c,著名的费马大定理形式是 x^n + y^n = z^n ,二者非常相似,实际上二者也是强关联。


如果abc猜想为真,那么费马大定理也可以轻松证明。



当年费马一句“空白太小写不下证明”,让这一问题从1637年一直拖到1995年才得以解决。

而通过abc猜想来证明费马大定理的方法,真的能让空白处就能写下证明过程。

所以望月新一这一次,真的做到了吗?


备受争议的证明过程


2018年菲尔兹奖得主、马普所数学研究所所长Peter Scholze说:“我认为abc猜想仍未解决,任何人都有机会证明这一点。”
虽然现在论文的发表似乎已经是板上钉钉了,Scholze仍表示:“我的判断没有任何改变”。

Scholze在2018年因实在不理解证明中的关键步骤,专程前往京都大学访问望月新一及其同事,结果双方谁也说服不了谁。
Scholze公开撰文表示认为这一论证仍存在关键漏洞,他说:“除非望月新一进行一些非常实质性的修改,并更好地解释这一关键步骤,否则不应该将其视为证明。”“我真的没有看到一个使我们更接近abc猜想证明的关键思想。”
望月新一的论文也引起了陶哲轩的关注。陶哲轩谦虚的承认自己并不是IUT领域的专家,无法对望月的作品给出第一手的见解。

不过他举了一个例子,用更熟悉的佩雷尔曼和张益唐的作品做比较。相比望月新一600多页的论文,佩雷尔曼和张益唐的论文给出了简短的“概念证明”陈述,能够让领域专家很快就能看出论文中的突破性和正确性。


关于望月新一


最后,简单介绍一下这位日本天才数学家。


望月新一,1969年出生于日本东京都,5岁随父母前往纽约,16岁就进入普林斯顿大学,3年读完本科,23岁获得博士学位,33岁成为京都大学教授。


他现在是京都大学数理解析研究所教授,研究数论,包括算术几何,霍奇理论和远阿贝尔几何。


有意思的是,还有人曾猜测,望月新一就是比特币发明人“中本聪”。


不过这种猜测的疑点很多,因为比特币用到的密码学不是望月新一的研究方向,而且他作为一个纯粹的数学家,对现实世界的问题也不太关心。


本文综合自量子位、环球科学、机器之心等。


往期精彩

▼▼▼




点击“阅读原文”了解更多

您可能也对以下帖子感兴趣

文章有问题?点此查看未经处理的缓存