什么是费马定律?
上面这位兄弟写的3要改成n,并且n >;当=3时,A,B,C没有正整数解。怀尔斯不是这个题目的唯一证明,他解决了最难的部分,最终解决了这个题目。当时他的年龄只有41,论文长达200多页。简而言之,这是数论中一个非常难的话题,可以和孪生素数、哥德巴赫猜想、欧拉最平凡定律、是否存在奇完全数、是否存在无穷偶完全数等等相提并论。
费马大定理的最终证明
(转自《科学时报》)
自350年前费马大定理提出以来,许多优秀的数学家试图用各种方法证明这个定理,但始终没有成功。英国数学家怀尔斯十年磨一剑,终于在1995年彻底解决了这个问题。
怀尔斯:谨慎的屠龙者
17世纪,法国数学家费马在丢番图作品的一页边上写下一个猜想:“N >时Xn+Yn = Zn;2处没有正整数解。”后来人们把这个猜想称为费马大定理。费马继续写道:“我已经找到了一个巧妙的证明,但不幸的是这里的空白处太小,写不出来。”
费马死后,他的儿子一起发表了费马的著作、书信和费马对刁繁度著作的修改,但他没有找到费马大定理的证明。费马能否真的证明这个猜想,还是个谜。
300多年来,许多优秀的数学家试图用各种方法证明这个定理,但始终没有成功。直到最近,英国的怀尔斯才解决了这个问题。历史性的变化发生在1993年6月6日至6月23日。当时,40岁的怀尔斯正在普林斯顿大学数学系任教,他每天都要在英国剑桥大学一个大约有四六十人参加的数学会议上发表演讲,题目是“模形式、椭圆曲线和伽罗瓦表示”。从题目看不出他想讲的是费马大定理,但他发言的最后一句话是:“这说明费马大定理成立并得到证明。”
怀尔斯的证明引起了数学界的极大关注。虽然他的初稿有一些瑕疵,但后来被怀尔斯本人修改了。1993年6月29日,《纽约时报》发表了题为《安德鲁·怀尔斯释放数学卫星,350年的难题已经解决》的报道。
费马大定理的最终证明
为了寻求费马大定理的解,三个多世纪以来,一代又一代的数学家前赴后继,但他们的野心并没有得到回报。1995年,美国普林斯顿大学的安德鲁·怀尔斯教授经过8年的独自奋斗,用130页的篇幅证明了费马大定理。怀尔斯成了整个数学界的英雄。
大问题
在物理、化学或生物中,没有一个问题可以描述得如此简单明了,但却令人费解了很久。埃里克·坦普尔·贝尔(Eric Temple Bell)在《最后的问题》(The Last Problem)一书中写道,在费马大定理被解决之前,文明世界可能已经走到了尽头。证明费马大定理成了数论中最值得争取的事情。
安德鲁·怀尔斯于1953年出生于英国剑桥。他的父亲是一名工程学教授。怀尔斯十几岁时就迷上了数学。他在后来的回忆中写道:“我喜欢在学校做题目。我把它们带回家,写自己的新话题。”但是我之前找到的最好的题目是在我们小区的图书馆找到的。一天,小怀尔斯在米尔顿街的图书馆里看到了一本书。这本书只有一个问题,却没有答案。怀尔斯被吸引了。
这是E T .贝尔写的大问题。它叙述了费马大定理的历史,让一个又一个数学家害怕,300多年来没有人能解决。怀尔斯回忆了30多年后被引到费马大定理时的感受:“看起来这么简单,但历史上所有伟大的数学家都没能解决。有个问题我这个10岁的孩子能理解。从那一刻起,我知道我永远不会放弃。我一定要解决。”
怀尔斯于1974获得牛津大学默顿学院数学学士学位,后进入剑桥大学克莱尔学院攻读博士。怀尔斯在研究生阶段并没有从事费马大定理的研究。他说:“研究费马可能出现的问题是,你花了很多年,最后一无所获。我的导师约翰·科茨正在研究椭圆曲线的岩泽理论,我开始和他一起工作。”科茨说:“我记得一个同事告诉我,他有一个非常优秀的学生,刚刚以优异的成绩完成了数学学士第三次考试,他力劝我收他为学生。我很荣幸有安德鲁这样的学生。甚至从对研究生的要求来看,他思想深刻,非常清楚自己会是一个做大事的数学家。当然,任何一个研究生都不可能在那个阶段直接开始学习费马大定理,即使对于一个资历很深的数学家来说,也太难了。”科茨的责任是为怀尔斯找到至少能让他对未来三年的学习产生兴趣的东西。他说:“我认为一个研究生导师能为一个学生做的就是努力把他推向一个富有成效的方向。当然,不能保证这将是一个富有成效的研究方向,但在这个过程中,一个年长的数学家可能会做的一件事是,利用他的常识和他对好领域的直觉。那么,一个学生在这个方向上能有多大成就,那是他自己的事。”
科茨决定怀尔斯应该研究数学中称为椭圆曲线的领域。这个决定成为怀尔斯职业生涯的转折点,椭圆方程的研究是他实现梦想的工具。
孤独的战士
1980怀尔斯在剑桥大学获得博士学位,后来去了普林斯顿大学,在那里成为了一名教授。在科茨的指导下,怀尔斯可能比世界上任何人都更了解椭圆方程。他已经成为著名的数论家,但他清楚地意识到,即使以他广博的基础知识和数学素养,证明费马大定理的任务也是极其艰巨的。
怀尔斯费马大定理的证明中,核心是证明了“谷山-志村猜想”,在两个截然不同的数学领域之间搭建了新的桥梁。“那是1986夏末的一个傍晚,我在朋友家喝冰茶。交谈中,他漫不经心地告诉我,肯·雷贝特已经证明了谷山-志村猜想和费马大定理之间的联系。我感到非常震惊。我记得那个时刻,那个改变我人生轨迹的时刻,因为这意味着我要证明费马大定理所要做的就是证明谷山-志村猜想...我很清楚我应该回家去研究谷山-志村猜想。”怀尔斯找到了实现童年梦想的方法。
20世纪初,有人问大数学家大卫·希尔伯特,为什么不尝试证明费马大定理。他回答说:“在我开始之前,我必须做三年的深入研究,我没有那么多时间浪费在可能失败的事情上。”怀尔斯知道,为了找到证明,他必须投身于这个问题,但与希尔伯特不同,他愿意冒这个险。
怀尔斯做了一个重要的决定:完全独立和保密地进行研究。他说:“我意识到,任何与费马大定理相关的东西都会引起太多人的兴趣。除非你的注意力不被别人分散,否则你真的无法集中自己很多年,这将是不可能的,因为围观的人太多了。”怀尔斯放弃了所有与证明费马大定理无关的工作。只要有可能,他就回家工作。在家里的阁楼书房里,他开始了通过谷山-志村猜想证明费马大定理的战斗。
这是一场长达七年的持久战,期间只有他妻子知道他在证明费马大定理。
欢呼和等待
怀尔斯经过7年的努力,完成了谷山智村猜想的证明。结果他也证明了费马大定理。现在是时候向世界宣布了。6月底,1993,剑桥大学牛顿研究所要召开一个重要会议。怀尔斯决定借此机会向杰出的观众宣布他的工作。他选择在牛顿学院宣布的另一个主要原因是,剑桥是他的家乡,他曾经在那里读研究生。
1993年6月23日,牛顿学院举办了20世纪最重要的数学讲座。200名数学家听了讲座,但只有四分之一的人完全理解黑板上希腊字母和代数所表达的意思。其余的人来到这里见证他们期待的真正有意义的时刻。演讲者是安德鲁·怀尔斯。怀尔斯回忆了演讲最后时刻的情景:“虽然关于演讲的消息已经被新闻界爆料了,但幸运的是他们没有来参加演讲。但台下有人拍下了演讲结束时的场景,研究所所长肯定提前准备了一瓶香槟。我看校样的时候,会场上特别肃穆。当我写完费马大定理的证明时,我说‘我想我就写到这里吧’,会场响起了持久的掌声。”
《纽约时报》在头版高呼“我找到了!”,古老的数学之谜被解开,报道了费马大定理被证明的消息。一夜之间,怀尔斯成为了最著名的数学家,也是世界上唯一的数学家。《人物》杂志将怀尔斯和戴安娜王妃列为“年度最具魅力的25人”。最有创意的赞美来自一家大型国际服装公司,他们邀请这位温柔的天才做他们新系列男装的模特。
当怀尔斯成为媒体报道的中心时,仔细核对这份证明的工作也在进行。科学程序要求任何数学家向一个有声望的出版物提交一份完整的手稿,然后这个出版物的编辑将其发送给一组审稿人,他们的职责是逐行检查和证明。怀尔斯把他的手稿交给了数学发明。他整个夏天都在焦急地等待着评审者的意见,祈求他们的祝福。然而,证明中发现了一个缺陷。
我的心灵很平静
由于怀尔斯的论文涉及大量数学方法,编辑巴里·梅休决定不像往常一样任命2-3名审稿人,而是6名审稿人。这份200页的证明分为六章,每个审稿人负责一章。
在此期间,怀尔斯中断工作,处理评审人员在邮件中提出的问题。他确信这些问题不会给他带来太多麻烦。尼克·卡茨负责审查第3章,1993年8月23日,他在证书中发现了一个小缺陷。数学绝对主义要求怀尔斯毫无疑问地证明他的方法的每一步都行得通。怀尔斯认为这是另一个小问题,补救办法可能就在附近。然而,6个多月后,错误仍未得到纠正,怀尔斯面临绝境。他准备承认失败。他向同事彼得·萨克解释了自己的处境,后者向他暗示,困难的部分原因是他缺少一个可以一起讨论问题的可靠的人。经过长时间的考虑,怀尔斯决定邀请剑桥大学的讲师理查德·泰勒和他一起在普林斯顿工作。
泰勒1994 1 10月到了普林斯顿,9月,还是没有结果,他们准备放弃了。泰勒鼓励他们再坚持一个月。怀尔斯决定在九月底做最后一次检查。09年9月19日的一个星期一早晨,怀尔斯找到了问题的答案。他描述了那一刻:“突然,我有了一个不可思议的发现。这是我职业生涯中最重要的时刻,我不会再经历了...它的美是如此难以形容;它是如此的简单和美丽。我盯着它看了20多分钟,不敢相信。然后我白天在部门里走了一圈,又回到桌子旁,看看它是否还在——它还在。”
这是一个少年的梦想,也是八年心血的极致。怀尔斯最终向世界证明了自己的才华。世人不再怀疑这一证明。这两篇论文* * *共130页,是历史上查得最彻底的数学手稿。它们发表在1995年5月的《数学杂志》上。怀尔斯再次登上《纽约时报》头版,标题是《数学家说经典之谜已解》。约翰·科茨说:“用数学术语来说,这个最终证明可以与分裂原子或发现DNA的结构相提并论。费马大定理的证明是人类智力活动的胜利。同时,我们也不能忽视它一下子给数学带来了革命性的变化。对我来说,安德鲁的成就的美丽和魅力在于,它是向代数数论迈出的巨大一步。”
名誉和荣誉纷至沓来。1995年怀尔斯获得瑞典皇家学会颁发的肖克数学奖,1996年获得沃尔夫奖,当选美国科学院外籍院士。
怀尔斯说:“...没有其他问题和费马大定理对我有同样的意义。我有如此难得的特权在我成年后实现我童年的梦想...那段特别漫长的探索已经结束,我的内心回归平静。”