数学猜想的一系列故事——费马大定理

1993年6月24日,被公认为世界领先的报纸《纽约时报》发表了一篇关于数学问题解决方案的新闻。新闻的标题是“在旧的数学困境中,有人最终称之为“我找到了”。《泰晤士报》第一版的开篇文章还包括一张男子的照片,他留着长发,穿着中世纪的欧洲长袍。这个古代人是法国数学家皮埃尔·雷德费马(请参考他的传记附录)。费马是17世纪最杰出的数学家之一。他在数学的许多领域都做出了巨大贡献,因为他的职业是专业律师。为了表彰他的数学造诣,世界称他为“业余王子”。360多年前的一天,费马正在读一本古希腊数学家丢番图的数学书,突然他在空白处突发奇想。写下一个看似简单的定理。这个定理的内容是关于方程x2+y2=z2的正整数解。当n=2时,这就是著名的毕达哥拉斯定理(在古代中国也称为毕达哥拉斯定理):x2+y2=z2,其中z代表一个直角的斜边,x和y是它的两个分支,也就是说,直角三角形斜边的平方等于它的两个分支的平方和。当然,这个方程有整数解(事实上有很多),例如:x=3,y=4,z = 5;x=6、y=8、z = 10X=5,y=12,z = 13...等等。

费马声称,当n>2时,不能找到满足xn+yn=zn的整数解,例如,不能找到方程x3+y3=z3。

当时费马没有解释原因。他只留下了这句话,还说他找到了证明这个定理的好方法,但是纸上的空白处不足以写下来。发起者费马也留下了一个永恒的问题。300多年来,无数数学家徒劳地试图解决这个问题。这个费马大定理,被称为世纪难题,已经成为数学领域的一个主要忧虑,并渴望迅速解决它。

在19世纪,法国的弗朗西斯学院向在1815年和1860年两次解决这个问题的人提供了金牌和300法郎。不幸的是,没有人能够得到奖励。德国数学家伏尔斯克尔?沃尔夫斯克在1908年向那些能够证明费马最终定理是正确的人提供了10万马克,有效期为100年。在此期间,由于大萧条,该奖项已经贬值到7500马克,尽管它仍然吸引了许多“数学极客”

20世纪计算机发展之后,当n非常大时,许多数学家可以证明这个定理是正确的。1983年,计算机专家斯洛文尼亚斯基在计算机运行5782秒的帮助下证明了当n为286243-1时费马定理是正确的(注286243-1是一个天文数字,约为25960位数字)。

然而,数学家们还没有找到普遍的证据。然而,这个有300年历史的未解数学题最终被英国数学家安德鲁·威尔斯解决了。事实上,威利斯用20世纪过去30年中抽象数学发展的结果来证明这一点。

20世纪50年代,日本数学家谷山宇一郎首先提出了一个关于椭圆曲线的猜想,后来又由另一位数学家Chimura提出。当时,没有人认为这个猜想与费马定理有关。在20世纪80年代,德国数学家弗雷将谷山育德的猜想与费马定理联系起来,威利斯所做的是根据这种联系证明谷山育德猜想的一种形式是正确的,然后推导出费马的最终定理是正确的。1993年6月21日,威利斯在剑桥大学牛顿数学研究所的研讨会上正式发布了这个结论。这份报告立即震惊了整个数学界,甚至数学门外的公众也发出了无限的关注。然而,威利斯的证书立即被检查出了一些小缺陷,所以威利斯和他的学生又花了14个月修改它。1994年9月19日,他们终于交出了他们完美无瑕的答案,数学的噩梦终于结束了。1997年6月,威利斯在德国哥廷根大学获得福尔斯克奖。100,000福尔克约为200万美元,但威利斯收到时仅值约50,000美元。然而,威利斯已经被列入历史,永远不会死。

证明费马大定理是正确的

(即xn+yn=zn对n33没有正整数解)

只需要证明x4+y4=z4和xp+yp=zp(P是奇数素数),没有整数解。