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可以理解的定理,成了数学界最大的悬案,从此将那些世界上最聪明的头脑整整折磨了358年。一代又一代的数学天才前赴后继,向这一猜想发起挑战。
费马大定理本身从提出到证明的过程,就是一部不折不扣的惊险小说。寻求费马大定理证明的过程,牵动了这个星球上最有才智的人,充满绝望的反抗、意外的转机、隐忍的耐心、灿烂的灵性。
欧拉,18世纪最伟大的数学家之一,在那本特殊版本的《算术》中别的地方,发现费马隐蔽地描述了对4次幂的一个证明。欧拉将这个含糊不清的证明从细节上加以完善,并证明了3次幂的无解。但在他的突破之后,仍然有无数多次幂需要证明。
等到索非-热尔曼、勒让德、狄利克雷、加布里尔-拉梅等几个法国人再次取得突破时,距离费马写下那个定理已经过去了将近200年,而他们才仅仅又证明了5次幂和7次幂。
事实上拉梅已经宣布他差不多就要证明费马大定理了,另一位数学家柯西也紧随其后说,要发表一个完整的证明。然而,一封来信粉碎了他们的信心:德国数学家库默尔看出这两个法国人正在走向同一条逻辑的死胡同。
在让两位数学家感到羞耻的同时,库默尔也证明了费马大定理的完整证明是当时的数学方法不可能实现的。这是数学逻辑的光辉一页,也是对整整一代数学家的巨大打击。
20世纪,数学开始转向各种不同的研究领域并取得非凡进步。1908年,德国实业家沃尔夫斯凯尔为未来可能攻克费马大定理的人设立了奖金,但是,一位不出名的数学家却似乎毁灭了大家的希望:因为这个问题是如此困难,提出不完备性定理的哥德尔甚至怀疑这是一个在现有算术公理体系中无法解决的问题。
尽管有哥德尔致命的警告,尽管经受了三个世纪壮烈的失败,但一些数学家仍然冒着白白浪费生命的风险,继续投身于这个问题。二战后随着计算机的出现,大量的计算已不再成为问题。借助计算机的帮助,数学家们对500以内,然后在1000以内,再是10000以内的值证明了费马大定理,到80年代,这个范围提高到25000,然后是400万以内。
但是,这种成功仅仅是表面的,即使那个范围再提高,也永远不能证明到无穷,不能宣称证明了整个定理。破案似乎遥遥无期。
1963年,年仅十岁的安德鲁-怀尔斯在一本名叫《大问题》的书中邂逅费马大定理,便知道自己永远不会放弃它,必须解决它。70年代,他正在剑桥大学研究椭圆方程,看来与费马大定理没什么关系。
此时,两位日本数学家已经提出谷山-志村猜想,将怀尔斯正在研究的椭圆方程与模形式统一在一起。看来也与费马大定理没什么关系。
80年代,几位数学家将17世纪最重要的问题与20世纪最有意义的问题结合在一起,找出了证明费马大定理的钥匙:只要能证明谷山-志村猜想,就自动证明了费马大定理。
曙光在前,但并没有人对黎明的到来抱有信心,谷山-志村猜想已经被研究了30年,都以失败告终,如今与费马大定理联系在一起,更是连最后的希望都没有了,因为,任何可能导致解决费马大定理的事情根据定义是根本不可能实现的——这几乎已成定论。
就连发现钥匙的关键人物肯-里贝特也很悲观,“我没有真的费神去试图证明它,甚至没有想到过要去试一下。”大多数其他数学家,包括安德鲁·怀尔斯的导师约翰-科茨,都相信做这个证明会劳而无功,“我必须承认我认为在我有生之年大概是不可能看到它被证明了。”
几乎所有人都已经放弃,除了安德鲁-怀尔斯。
怀尔斯放弃了所有与证明费马大定理无直接关系的工作,在完全保密的状态下,展开了一个人对这个困扰世间智者三百多年谜团的孤独挑战,妻子是唯一知道他在从事费马问题研究的人。
苦心孤诣的安德鲁-怀尔斯经过七年专心努力,完成了谷山-志村猜想的证明。1993年6月23日,剑桥牛顿研究所,他开始了本世纪最重要的一次数学讲座,每一个对促成费马大定理证明做出过贡献的人实际上都在现场的房间里,两百名数学家被惊呆了,他们看到的是,三百多年来第一次,费马的挑战被征服。
怀尔斯写上费马大定理的结论,然后转向听众,平和地说,“我想我就在这里结束。”会场上爆发出一阵持久的掌声,第二天,数学家第一次占据了报纸的头版头条。《人物》杂志将他与黛安娜王妃、奥普拉一起列为“本年度25位最具魅力者”之一,一家时装公司则请这位温文尔雅的天才为他们的新系列男装做了广告。
但事情并没有在这里结束,接下来的发展依然像惊险小说一样,悬案得破,但案犯并不轻易束手就擒。怀尔斯长达200页的手稿投交到《数学发明》杂志,开始了庞杂的审稿过程。这是一个特大型的论证,由数以百计的数学计算通过数以千计的逻辑链环错综复杂地构造而成。只要有一个计算出差错或一个链环没衔接好,整个证明将可能失去其价值。
值得解决的问题会以反击来证明它自己的价值。在苛刻的审稿过程中,审稿人碰到了一个似乎是小问题的问题。而这个问题的实质是,无法使怀尔斯像原来设想的那样保证某个方法行得通。他必须加强他的证明。
时间越耗越长,问题依然解决不了,全世界开始对怀尔斯产生怀疑。14个月的时间过去了,他准备公开承认失败并发表一个证明有缺陷的声明。在山穷水尽的最后时刻,1995年9月19日,一个星期一的早晨,他决定最后检视一次,试图确切地判断出那个方法不能奏效的原因。
一个突然迸发的灵感使他的苦难走到了尽头:虽然那个方法不能完全行得通,但只需要可以使另一个他曾经放弃的理论奏效,正确答案就可以出现在废墟之中——两个分别不足以解决问题的方法结合在一起,就可以完美地互相补足。
足足有20分钟,怀尔斯呆望着那个结果不敢相信,然后,是一种再也无事可做的巨大失落感。
一百年前,专为费马大定理而设的沃尔夫斯凯尔奖将截止日期定为2007年9月13日。就像所有的惊险片一样,炸弹在即将起爆的最后一刻,被拆除了。
这个故事和中国人所熟悉的陈景润与哥德巴赫猜想的故事如出一辙,可惜的是陈景润只是将哥德巴赫猜想的证明往前推进了一大步而并未完成最终证明,安德鲁-怀尔斯却将费马大定理彻底解决。
而眼下这位摘下了数学王冠上璀璨明珠的智者正看着吕丘建,“吕,我想和你谈谈你的证明!”
这一章引用资料有些多,感梦幻试炼和掐死一江春水向东流的打赏,昨晚梦见收获一个盟主,今早起来就收到打赏,心里暖洋洋地。明天双更。
第十七章大师的指点
吕丘建现在看到怀尔斯非常激动,就好像是耍大刀的看到了关二爷,当木匠的看到了鲁班,扑街的借鉴派写手看到了四姐,当鸭子的看到了加藤鹰,充满了对对方高深技巧和伟大成就的敬仰和向往,所以他愣了一下才答道,“很荣幸能得到您的指导,爵士先生!”
安德鲁-怀尔斯因为证明了费马大定理在2000年被英女王授予爵士头衔,比大家熟悉的曼联主帅弗格森晚了一年,听到吕丘建如此称呼,怀尔斯皱了皱眉头,“你还是称呼我为教授吧!”,显然他对教授头衔的认可度远远高于爵士。
“得了,别这么严肃!我们还是来讨论论文吧!”,高尔斯打断了他俩的对白,自从吕丘建进入这间房子已经整整一分钟了,竟然还没有开始关于数学的讨论,这简直太浪费时间了!高尔斯教授不由分说的坐到他们两人中间,将打印好的解题过程放到了他们面前,指着第三行问,“你在这里做出了一个巧妙地变化,而这种变化是之前从未有人用过的,你是怎么想到这种解决方法的?”
普通人更关心问题的答案,而科学家则更关心解决问题的过程和思路,答案就好比是金蛋,而解题的思路就好像是下金蛋的那只母鸡;前文说过的数学天才陶哲轩在他十五岁的时候写了一本书《陶哲轩教你聪明解数学》,此书发售后大受欢迎;书中的题目并不难,也就是奥数的中级水平,甚至还比不过一些专业的奥数辅导资料,但是这本书的杰出之处就在于他对同一个题目,会讲很长的篇幅,详细讲解他解一个题目的时候试了哪几种方法,为啥要这么试,哪些走不通,哪些能走通。总结一句话就是,把顶尖数学家解题的思维方式展现在了你面前,如果能读懂这些思维方式,你将在数学上获得巨大的增长。
做学问做到高尔斯这个年纪,思维方式已经成熟,普通的解题思路已经无法让他过于激动,但吕丘建所用的方法却好像让他抓到了一丝闪光,他隐约的觉得如果弄明白吕丘建的思路,将对解决它困惑已久的某个数学难题有莫大的帮助。
“看到这道题的第一眼我就想到需要用偏微分来解决它,开始的时候我试了试拉克斯的解决思路,不过片刻后我就认识到拉克斯教授的方法并不适合这道题,原因是。。。。。。,接着我又使用了陶哲轩的理论,通过他的理论我完成了解题的第一步,但再往下就不够了,然后我产生了新的想法,是否可以将他的方法稍作一些变化!我尝试着对他的公式进行推演、修改。。。。。。”,吕丘建掏出笔在高尔斯教授递过来的打印纸上飞快的写出了自己的几次尝试过程,“就这样,在失败了三次之后,我得到了正确的答案!”
吕丘建在做题的时候不过花了十多分钟,给他们解说解题的过程却花了一个多小时,好在眼前的这两位在数学界都是泰山北斗级的人物,只要他略一描述,二人就能明白他的想法,要是放在一般的大学教室,能用一年时间让那些学生明白这些,校长就该给吕丘建发奖章了。
“巧妙地思路!”,高尔斯摸摸下巴,“但是第三个步骤似乎还有更简洁的方法!”,说完他将笔递给怀尔斯,脸上露出促狭的笑容。
吕丘建见了他顽童般的表现不仅摇摇头,高尔斯显然已经有了答案,他将笔递给怀尔斯是想看看他有没有想到和自己相同的方法,这让吕丘建想起了赤壁之战前和诸葛亮在掌心写字的周瑜,高尔斯和周都督简直是一样的傲娇啊!
“单纯就偏微分来说你的解题思路已经很完美了。”,怀尔斯笑着接过笔,在第三个步骤旁边写了个简单的公式,“但是数学不只有偏微分,利用其他的微分公式就可以将你的步骤简化!当然,这完全无损你的天才构想,能想到这一点只是因为我们两个老头子涉及的领域更多罢了!”
吕丘建对此心悦诚服,天分可以解决很多问题,但经验却可以帮助人们找到更便捷的道路,两位前辈好好地给自己上了一课,不过他对此没有丝毫不满,自己想尽办法进入普林斯顿不就是想要从这些前辈身上汲取经验么?
俩人又花费了一个小时时间细细的给吕丘建讲述了论文写作中的要注意的事项,然后叫过一名《数学年刊》的实习编辑来给吕丘建讲述《数学年刊》对论文的格式要求。
数学专业论文的写作比社科类的论文格式要求的更为苛刻,首先来说光是数学论文中那些千奇百怪的数学符号和公式就够一般的软件喝一壶的,不信你可试试用word软件打出一道大一高数题的解题过程,这绝对会让人产生出砸键盘的冲动;所以,一名叫莱斯利-兰伯特的电脑学家编写了LaTeX排版系统,这个系统对于处理复杂的数学公式和图表尤为擅长,所以大量数学期刊要求投稿人必须使用这种软件编写的论文。
顺便说一句,这位莱斯利-兰伯特也是一位了不起的科学家,他后来成为了微软研究院的首席研究员,身兼美国科学院和工程院两院院士,在2013年获得了计算机领域的最高奖项图灵奖。
其次,每本期刊对于论文的用词习惯等同样有着严格的要求,若是没有人指点,贸贸然的依照自己的想法写一篇论文上去,他很有可能连打开都不会打开就被编辑删除。如今有了《数学年刊》的编辑帮忙,吕丘建就不会出现这种失误。
在谢过了这位编辑后,吕丘建回到了自己的宿舍,开始根据两位教授的指点撰写起自己的论文来,他现在还没有足够的资金购买电脑,所以只能先手写一份再转换成电子文档,至于购买电脑所需的资金,他希望能在这个周末得到解决。
感谢三分之一的快的打赏。下午还有一更
第十八章拉斯维加斯
“好球!”,帕特里斯高高跃起,将吕丘建抛到篮板前方的篮球用力砸进篮筐,防守的他的加德森被巨大的冲击力震倒躺在了场外,帕特里斯松开篮筐落在地上,裂开大嘴笑呵呵的走过去伸出手将加德森拉了起来,“伙计,你得增肥了,篮下可不是你这种竹竿能呆的地方!”
“得了吧,我对我的身材很满意,我可不打算变成怪物!”,加德森伸出拳头捣了捣帕特里斯的胸口,帕特里斯毫无反应,加德森的拳头却被他坚实的胸肌震得生疼,“有了你和吕,说不定我退队的时间能延续到三月呢!”,加德森已经临近毕业,普林斯顿老虎队在NCAA被淘汰的时间也就是他退出篮球队的时间。
“比赛快点开始吧!强大的帕特里斯已经**难耐了!”,他砸着自己的胸口吼着,现在普林斯顿内部的练习赛已经无法满足他了。
今天的练习在帕特里斯完成那次空中接力后已经结束了,一旁的斯宾塞开始退场收拾自己的东西,他指了指一旁的助理教练布莱克,“你没发现今天汤普森教练没有来么?他正在给我们联系热身赛的对手,或许再过两个星期我们就可以正式比赛了!”
NCAA的常规赛从十一月开始,现在已经是九月中旬了,为了调整好球员的状态,在十月份安排几场热身赛是每个学校的篮球队都必须去做的事情。
“真的?那只队伍?杜克还是UCLA?”,帕特里斯连忙问道,斯宾塞摊开双手表示自己一无所知,就在帕特里斯试图找布莱克教练追问的时候,吕丘建挡在了他的前面,“好了,我们明天还要去内华达州呢!你难道不需要早点回去收拾东西么?”
回到宿舍,吕丘建收拾了两件衣服,再从书架上翻出几本书扔到箱子里就算完成了自己的准备工作;来到书桌前将论文的完成度刷成了百分之百。
第二日一早,俩人乘坐大巴车赶到纽约机场,拜美国发达的航空业所赐,俩人很快登上了纽约飞往内华达州拉斯维加斯的航班。
如果将这两个城市挪到中国,那么位于东海岸的纽约大概在津门的位置,而西北部的拉斯维加斯差不多相当于西域的迪化,再加上中途转机,所以航班的飞行时间长达七个小时也不奇怪。
帕特里斯一上飞机就开始呼呼大睡,吕丘建等到飞机平稳后从行李架上取出行李包,将昨天准备好的书拿出来翻看起来。
坐过飞机的人都知道,长时间的飞行是一件非常枯燥乏味的事情,邻座的中年男子在翻遍了航空公司提供的杂志后将注意力转移到吕丘建的身上,出于推销员的职业习惯他开始根据吕丘建的打扮和外貌判断他的身份,服装的面料一般但收拾的很干净,这说明他是一个比较注重自身形象的人,但是经济条件算不上很好,读书的样子非常专注,丝毫没有因为飞机的颠簸和他人的注视而分心,然后是他手中的书,本-莫兹里奇今年新出版的《决胜21点》。。。。。
再结合本次旅行的目的地,我们的推销员威廉姆斯先生很快绽放出自信的笑容,他觉得他已经猜出人身边这个年轻人的身份,这是一个出身于中下阶层的华人少年,通过自己的勤奋和一些天分考上了一所不错的大学,学的专业应该是理工科;这个努力的孩子或许出于偶然看到了这本讲述数学天才依靠算牌在拉斯维加斯满载而归的故事,然后出于对自己天才的自信,这个年轻人迫不及待的带上自己那点可怜的积蓄登上了拉斯维加斯的航班。
这简直和自己第一次踏上拉斯维加斯的原因一模一样,唯一不同的是自己当初读得是爱德华-索普的《战胜庄家》,威廉姆斯露出自嘲的笑容,“年轻人,难道你想依靠这本书去征服拉斯维加斯么?如果是这样的话,你带的人恐怕不够!”
“哦,您也读过这本书?”,吕丘建抬起头来,自己关于赌博的经验完全来自与书本和电影,若是有人能指点一番再好不过了。
“《决胜二十一点》,索普的《战胜庄家》,道尔顿的《超级系统》。。。。。。”,威廉姆斯用机关枪一般飞快的语速吐出了十来本讲述赌博技巧的专业书籍,“我几乎读了书店里能买到的所有关于赌博的书,但是我现在依然只能和你一样坐二等舱!年轻人,不要被这些所谓的技巧迷惑了,赌徒永远不可能战胜赌场!”
“可是。。。这上面所讲述的技巧好像真的很管用!”,吕丘建翻到讲述算牌技巧的那一页,“这个方法在理论上是可行的!根据他给出的算法的确可以提高二十一点的获胜率!”
“但是你忽视了一个问题!书中的主人公是有一个团队为他服务的,算牌人、控局者、大玩家!”,威廉姆斯指着他身旁的帕特里斯说道,“而你只带了一个‘保镖’!这远远不够。”
额,吕丘建回头看了看正在酣睡的帕特里斯,不得不说他这幅块头看起来的确像是保镖。
“你需要有人在幕后为你进行计算。”,威廉姆斯看了一眼他的上衣口袋,“或者你以为使用电子设备可以解决这个问题,但赌场可不是吃素的,几乎每个赌场都安装有反电子装置,一旦被他们发现你在作弊,你这辈子就完了!”
“哦?可以为我讲讲赌场里的情况么?”,吕丘建适时把话题岔开,关于算法的问题他已经解决,现在需要的是如何避免赌场发现他算牌!
“我几乎每个假期都会去拉斯维加斯,对哪里再熟悉不过了。。。。。。”,好容易找到可以打发无聊旅途的话题,威廉姆斯立刻喋喋不休的给吕丘建说起拉斯维加斯各大赌场的情况。
航班降落在拉斯维加斯,三人打了一辆出租来到赌场门外,“我先进去了,祝你们好运!”,威廉姆斯拍拍他的肩膀率先离去。
我的电脑、我的生活�