哥德巴赫猜想为什么难以破解?( 二 )


三素数定理

如果偶数的哥德巴赫猜想正确,那么奇数的猜想也正确 。我们可以把这个问题反过来思考 。已知奇数N可以表成三个素数之和,假如又能证明这三个素数中有一个非常小,譬如说第一个素数可以总取3,那么我们也就证明了偶数的哥德巴赫猜想 。这个思想就促使潘承洞先生在1959年,即他25岁时,研究有一个小素变数的三素数定理 。这个小素变数不超过N的θ次方 。我们的目标是要证明θ可以取0,即这个小素变数有界,从而推出偶数的哥德巴赫猜想 。潘承洞先生首先证明θ可取1/4 。后来的很长一段时间内,这方面的工作一直没有进展,直到1995年展涛教授把潘老师的定理推进到7/120 。这个数已经比较小了,但是仍然大于0 。
1953年,林尼克发表了一篇长达70页的论文 。在文中,他率先研究了几乎哥德巴赫问题,证明了,存在一个固定的非负整数k,使得任何大偶数都能写成两个素数与k个2的方幂之和 。这个定理,看起来好像丑化了哥德巴赫猜想,实际上它是非常深刻的 。我们注意,能写成k个2的方幂之和的整数构成一个非常稀疏的集合;事实上,对任意取定的x,x前面这种整数的个数不会超过log x的k次方 。因此,林尼克定理指出,虽然我们还不能证明哥德巴赫猜想,但是我们能在整数集合中找到一个非常稀疏的子集,每次从这个稀疏子集里面拿一个元素贴到这两个素数的表达式中去,这个表达式就成立 。这里的k用来衡量几乎哥德巴赫问题向哥德巴赫猜想逼近的程度,数值较小的k表示更好的逼近度 。显然,如果k等于0,几乎哥德巴赫问题中2的方幂就不再出现,从而,林尼克的定理就是哥德巴赫猜想 。
林尼克1953年的论文并没有具体定出k的可容许数值,此后四十多年间,人们还是不知道一个多大的k才能使林尼克定理成立 。但是按照林尼克的论证,这个k应该很大 。1999年,作者与廖明哲及王天泽两位教授合作,首次定出k的可容许值54000 。这第一个可容许值后来被不断改进 。其中有两个结果必须提到,即李红泽、王天泽独立地得到k=2000 。目前最好的结果k=13是英国数学家希思-布朗(D. R. Heath-Brown)和德国数学家普赫塔(Puchta)合作取得的,这是一个很大的突破 。
研究历史
华罗庚是中国最早从事哥德巴赫猜想的数学家 。1936~1938年,他赴英留学,师从哈代研究数论,并开始研究哥德巴赫猜想,验证了对于几乎所有的偶数猜想 。
1950年,华罗庚从美国回国,在中科院数学研究所组织数论研究讨论班,选择哥德巴赫猜想作为讨论的主题 。参加讨论班的学生,例如王元、潘承洞和陈景润等在哥德巴赫猜想的证明上取得了相当好的成绩 。
【哥德巴赫猜想为什么难以破解?】1956年,王元证明了“3+4”;同年,原苏联数学家阿·维诺格拉朵夫证明了“3+3”;1957年,王元又证明了“2+3”;潘承洞于1962年证明了“1+5”;1963年,潘承洞、巴尔巴恩与王元又都证明了“1+4”;1966年,陈景润在对筛法作了新的重要改进后,证明了“1+2” 。

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