有哪些看似与理论无关的问题可以用理论模型解决?

大家都知道陶哲轩获得了菲尔兹奖,也许他也知道获奖的结果是证明了一个任意长的素数等差数列的存在,也就是格林-陶定理。但是,具体做法可能没几个人知道。

素数等差数列,比如3,5,7。长一点的,比如7,37,67,97,127,157。如果我没记错的话,算术级数只有26项,已知最长的素数,所以G-T定理仍然是一个非凡的结果。

这个证明基本上是用图论和组合数学,基于Szemeredi正则引理和Szemeredi定理来完成的。Szemeredi本人通过这个定理获得了Abel奖,Gowers通过调和分析构造正则引理中常数的界获得了Fields奖,陶推广了这个定理也获得了Fields奖。难怪我老板说10年内,正则性引理会是大家都会用的工具。(特别是Frieze和Kannan给出了正则性引理的弱化版本,图极限理论在理论计算机中得到了广泛的应用。)

关于图极限最基础的理论可以参考。有哪些指标可以描述两个图的相似度?-知乎

我们对G-T定理的具体证明过程不感兴趣。我来说说大概的想法。鄂尔多斯有一个著名的猜想,我有一个自然数的子集A,其中的元素是,如果,那么在A中有一个任意长的等差数列..这个猜想还没有定论,人们甚至无法证明A中存在长度为3的等差数列..。G-T定理是这个猜想的特例,因为所有素数的倒数和是无穷大。至于一般情况,这个谁能证明?估计田野没跑了。

Szemeredi证明了弱化版本。所谓Szemeredi定理是指如果A是自然数的稠密子集,则A中存在任意长的等差数列..密集的意思是,其中[N]是指前N个自然数的集合。注意素数不满足这个性质(来自素数定理),所以这个定理弱于G-T定理。

他使用的工具是正则性引理。

Szemeredi正则性引理描述的是完全混沌是不可能的。给我一个大图,我可以把它分成m个部分,这使得它在每两个部分之间非常规则。高尔斯证明了m至少是一个塔函数。

通过正则引理可以得到图计数引理。我以三角形为例。三角形去除引理说,如果一个图中三角形不多(),我可以去掉相当多的边(),使图没有三角形。三部曲中的三角形可以对应长度为3的等差数列。基本上,通过计数引理和一些仔细的分析,我们可以得到Szemeredi定理。

G-T定理的核心是证明相对的Szemeredi定理。因为素数集P在N中是稀疏的,所以这个定理的内容是,如果N的子集S满足某些性质(最初的论文必须满足两个条件,最新的结果简化为一个),A在S中是稠密的,那么在A中存在一个任意长度的等差数列,我们可以把S看成一个素数因子很少的数的集合,这样素数在里面是稠密的。具体思想是在稀疏的情况下证明图中的计数引理。

但是,我们可以看到,这个最新的结果距离鄂尔多斯猜想还有很大距离。。期待大神的突破。

我在外面吃饭,所以我不会用参考纸。另外,有没有人知道为什么陶用“绿陶”理论占了田地,而绿却没有?他应该是18的41,一点希望都没有。