默默无闻的数学家攻破了素数难题2013年4月17号,一篇论文投稿到数学领域最富盛名的期刊之一《数学年刊》论文的作者是一位来自新罕布什尔大学的在该领域名不经传的讲师,年逾50的学者张益唐这篇论文声称朝着解决数学史上最古老的问题—孪生素数问题前进了一大步那些著名数学期刊的编辑早已习惯面对那些不知名的作者夸大其词的论断不过这篇论文却与众不同,因为这显然是一份深思熟虑的证明:语言清晰严密并且使用了该问题最前沿的方法数学年刊的编辑决定对其做有限处理仅仅三周时间,相对于数学期刊通常的审稿节奏也就是一眨眼的功夫,张就收到了他的论文的审稿意见其中一个审稿人写到:“主要结果都是一流的”论文的作者证明了“关于素数分布的里程碑式的定理”一项巨大进展被一个之前默默无闻的研究者发现了,这个传闻在数学家里迅速传播开来张益唐在1992获得博士学位之后,其学术才能就一直被人忽视他找不到学术界的工作,当过几年会计,甚至在Subway干过蒙特利尔大学的数论专家Andrew Granville教授说:“事实上,根本没人认识他但突然之间,他就证明了数论史上重要的结果之一”哈佛大学的数学家们在5月13号急忙地为张安排了报告会,让他在众多的专家面前展示自己的成果。
随着更多的细节浮出水面,显然张的成果并不是通过一个全新的方法得到的,而是坚持不懈地运用已有的方法Granville提到“这个领域的专家早就已经尝试过使用这种方法”,“虽然他并不为人所知,但是那些专家都失败了,他却成功了孪生素数对问题素数就是因数除了1就是他们本身的自然数它们如同数学的原子一样,从欧几里得在2000年前证明了存在无穷多个开始,就让无数数学家们为之倾倒因为素数和乘法相关,理解他们和加法相关的性质就变得非常困难一些数学上最古老的未解之谜就和素数的加法运算相关,其中之一就是孪生素数猜想:存在无限多组之差为2的素数对另一个则是哥德巴赫猜想:所有的偶数都可以表示为两个素数之和(非常凑巧的是,在张在哈佛做报告的时候,后一个猜想的简化版本被巴黎高等师范学院的Harald Helfgott发布在网上的论文给证明了)在自然数列的起始部分存在着大量的素数,但是随着数字变大,他们变得原来越稀少比如在前10个自然数中40%是素数:2,3,5和7,但是在所有的10位数中仅有4%是素数在过去的一个世纪里,数学家们已经掌握了平均意义上素数减少的规律:在大数中,连续素数之间的间隔大约是位数的2.3倍比如在100位的数中,两个素数的平均间隔大约是230。
但这只是就平均而言的结果素数经常比平均预计的结果更加紧密或稀疏的出现特别是孪生素数经常会突然出现,比如:3和5,11和13,他们的差仅为2而在大数中,孪生素数似乎从没有彻底消失(目前发现的最大的孪生素数是37568016956852^666669-1和37568016956852^666669 + 1)数百年来,数学家一直假设存在无穷多对孪生素数1849年,法国数学家Alphonse de Polignac扩展了这个猜想,提出不仅仅是2,对于任意有限的间隔都存在着无穷多组素数对从那时开始,即使不知道他们有什么用,这些猜想的内在吸引力就给予它们数学圣杯的地位然而尽管有很多人尝试去证明,数学家们还是不能排除素数的间隔会一直增长并最终超过一个特定上限的可能现在张攻破了这道障碍他的论文显示对于某一个小于7千万的数字N,存在无穷多组之差为N的素数对无论你在那些庞大素数的沙漠里走多久,也不论这些素数变得多么稀疏,你总会不停的发现之差小于7千万的素数对圣荷西州立大学的数论学者Daniel Goldston说:这个结果“令人震惊”,“这是之前以为可能永远无法解决的问题之一。