哥德巴赫猜想
哥德巴赫是一个德国数学家,生于1690年,从1725年起当选为俄国彼得堡科学院院士。在彼得堡,哥德巴赫结识了大数学家欧拉,两人书信交往达30多年。他有一个著名的猜想,就是在和欧拉的通信中提出来的。这成为数学史上一则脍炙人口的佳话。
有一次,哥德巴赫研究一个数论问题时,他写出:
3+3=6,3+5=8,
3 7=10,5 7=12,
3+11=14,3+13=16,
5+13=18,3+17=20,
5 17=22,……
看着这些等式,哥德巴赫忽然发现:等式左边都是两个质数的和,右边都是偶数。于是他猜想:任意两个奇质数的和是偶数,这当然是对的,但可惜这只是一个平凡的命题。
对—般的人,事情也许就到此为止了。但哥德巴赫不同,他特别善于联想,善于换个角度看问题。他运用逆向思维,把等式逆过来写:
筑尚泡政浓哲路岩单月胸持热燃参验策限贫园述系思检证刃直混觉旁呀苏相团板还动痛弯悬秧刺收渠于斑米恩铝岩
6=3 3,8=3 5,
10=3+7,12=5 7,
14=3 11,16=3 13,
18=5=13,20=3+17,
22=5 17,……
这说明什么?哥德巴赫自问,然后自答:从左向右看,就是6~22这些偶数,每一个数都能“分拆”成两个奇质数之和。在一般情况下也对吗?他又动手继续试验:
24=5+19,26=3+23,
28=5+23,30=7+23,
32=3+29,34=3+31,
36=5+31,38=7+31,
……
一直试到100,都是对的,而且有的数还不止一种分拆形式,如
24=5+19=7+17=11+13,
26=3 23=7+19=13 13
34=3 31=5 29=11 23=17 17
100=3+97=11+89=17+83
=29 71=41 59=47 53.
这么多实例都说明偶数可以(至少可用一种方法)分拆成两个奇质数之和。在一般情况下对吗?他想说:对!于是他企图找到一个证明,几经努力,但没有成功;他又想找到一个反例,说明它不对,冥思苦索,也没有成功。
于是,1742年6月7日,哥德巴赫提笔给欧拉写了一封信,叙述了他的猜想:
(1)每一个偶数是两个质数之和;
(2)每一个奇数或者是一个质数,或者是三个质数之和。
(注意,由于哥德巴赫把“1”也当成质数,所以他认为2=1+1,4=1+3也符合要求,欧拉在复信中纠正了他的说法。)
同年6月30日,欧拉复信说,“任何大于(或等于)6的偶数都是两个奇质数之和,虽然我还不能证明它,但我确信无疑,它是完全正确的定理。”
欧拉是数论大家,这个连他也证明不了的命题,可见其难度之大,自然引起了各国数学家的注意。
人们称这个猜想为哥德巴赫猜想,并比喻说,如果说数学是科学的皇后,那么哥德巴赫猜想就是皇冠上的明珠。二百多年来,为了摘取这颗耀眼的明珠,成千上万的数学家付出了巨大的艰苦劳动。
1920年,挪威数学家布朗创造了一种新的“筛法”,证明了每一个充分大的偶数都可以表示成两个数的和,而这两个数又分别可以表示为不超过9个质因数的乘积。我们不妨把这 个命题简称为“9+9”。
这是一个转折点。沿着布朗开创的路子,932年数学家证明了“6+6”。1957年,我国数学家王元证明了“2+3”,这是按布朗方式得到的最好成果。
布朗方式的缺点是两个数都不能确定为质数,于是数学家们又想出了一条新路,即证明“1+C”。1962年,我国数学家潘承洞和另一位苏联数学家,各自独立地证明了“1+5”,使问题推进了一大步。
1966年至1973年,陈景润经过多年废寝忘食,呕心沥血的研究,终于证明了“1+2”:对于每一个充分大的偶数,一定可以表示成一个质数及一个不超过两个质数的乘积的和。即
偶数=质数 质数×质数
你看,陈景润的这个结果,离哥德巴赫猜想的最后解决只有一步之遥了!人们称赞“陈氏定理”是“辉煌的定理”,是运用“筛法”的“光辉顶点”。
想想练练
1.50以内有15个质数:2、3、5、7、11、13、17、19、23、29、31、37、41、43、47.请选出10个填入图内,使○+○的和等于同一个50以内的偶数,把这个偶数填入中间的○内。
2.用给出的:3、3、5、5、7、7、11、11、13、13、17、17、19、23、23、23这16个数,根据哥德巴赫猜想,写出8个连续的偶数。