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数学中那些错误的猜想!欧拉猜想、费马数猜想、高斯猜想!

 宣城华厦图书馆 2017-10-22

在数学的历史长河中,有很多著名的猜想,历经几十年甚至几代人的努力,才得以被证明是对的;然而也有一些猜想被证明是错误的。

今天,我们就来盘点一些被证伪的猜想。

  • 欧拉猜想:当n≥4时,方程:

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欧拉猜想

无解(x,y,z,w为大于0的正整数)。

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数学英雄——欧拉

欧拉的功绩昭然在目,这个猜想的灵感,显然来自于费马猜想(当时还没有叫做定理),因为这个猜想比费马猜想多了个数,虽然欧拉也对顽固的费马大定理无可奈何,但欧拉利用独创的无限下降法,证明了费马猜想为3时成立,直到300多年后的1994年,美国数学家怀尔斯才完整地证明了费马猜想。

对于这个欧拉猜想,200多年来不少数学家认为是对的,但不能证明也无法证伪,直到1988年,哈佛大学的N.Elkies教授却发现一个反例:

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欧拉猜想特例

至此,这个欧拉猜想不攻自破。

  • 费马数猜想:所有费马数Fn都是素数。

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费马数Fn是以数学家费马命名的一组自然数,具有如下形式:

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费马数

其中n为非负整数。

1640年费马验证了前5个费马数都是素数:

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前五个费马数

在没有计算机的年代,验证素数是相当困难的,第六个费马数F5太大,费马认为也是素数,于是提出了这个费马数猜想。

直到1732年,瑞士25岁的大数学家欧拉,分解了第六个费马数F6=641×6700417,终结了费马数猜想。

后来,数学家对其他费马数也进行了分解,结果后面的费马数全是合数,至今为止,除前五个费马数是素数外,其余全是合数。

  • 最有趣的一个猜想,小编觉得应该是素数分布函数和对数积分函数的猜想了:Li(x)-π(x)总是正的而且是递增的。

Li(x):对数积分函数∫1/lnxdx;

π(x):小于x的素数个数;

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数学王子——高斯

在高斯时代,已经证明了素数函数π(x)趋近于对数积分函数Li(x),既素数定理,而且发现Li(x)总是大于π(x),而且两个差距越来越大,这当然不会影响素数定理,因为他们之间的差的增长远没有函数值的增长快。

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Li(x)与π(x)取值对比

于是,高斯也认为:Li(x)-π(x)总是正的而且是递增的,最早的数学家也是这么认为的。

然而1914年,英国数学家李特尔伍德在的论文引起了轰动,因为它证明了:

Li(x)-π(x)从正到负,再从负变为正,如此反复无数次。

我们利用目前最强大的计算机,计算到的x都是Li(x)>π(x),那么在哪里才会第一次出现Li(x)小于π(x)呢,既第一个李特尔伍德反例?

我们计算能力有限,但数学家有捷径可走,虽然他们无法准确找到第一个李特尔伍德反例值,但他们可以找到这么一个值N,然后证明第一个李特尔伍德反例值小于N,后续在逐步缩小N的取值。

直到1933年,李特尔伍德的学生斯克维斯(Samuel Skewes)首次证明,如果黎曼猜想成立的话,第一个李特尔伍德反例值一定小于这么一个数,我们称为斯克维斯数:

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斯克维斯数

这个数非常大,在当时,这是数学中使用过有意义的最大的数(后来被更大的格拉汉姆数超越)。

斯克维斯数用多重科学计数法表示,那么它有多大呢,我们表示成简单的科学计数法是:

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斯克维斯数

我们整个可观测宇宙的原子数不过是10^80,这个数确实是大的不得了。

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