如何科学地吃"朗道-西格尔零点猜想"的大瓜?

2022年11月15日22:54:06 科学 1177

本文约1800字,公式有点多,大家凑合看吧

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最近科学界又双叒叕出了个超级大新闻,美国加州大学圣巴巴拉分校数学系张益唐教授宣布在关于朗道-西格尔零点猜想这一数学难题上取得重要进展。

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张益唐

虽然我们大部分人可能都不知道朗道(注意:此朗道非苏联大物理学家朗道,而是德国数学家朗道)和西格尔到底是谁。但是近期遍布网络的如此巨大的学术新闻,不知道大家有没有兴趣准备好瓜子板凳呢?

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黎曼ζ函数

首先,这里要先引入一个黎曼ζ(ζ读作zeta)函数,最初这个函数长这样

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比如说

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无穷个分数相加居然能和圆周率扯上关系,是不是还挺神奇的?

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但是当s=1时,

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这不就是大名鼎鼎的调和级数吗?相信大家在大一的高等数学都学过了,显然这个级数是发散的,也就是这个级数等于无穷大,它的证明也很简单。

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这样看来,只要s≤1,黎曼ζ函数就全都是无穷大了,这还怎么玩?


为了解决这个无穷大问题,黎曼给这个函数做了个巧妙的解析延拓,将黎曼ζ函数的定义域s成功扩展到了全部复数,

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比如说,

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而按我们最初的那个函数,

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于是便有了很多人经常说的,


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所以说,1+2+3+4+‧‧‧=-1/12这一结论是错误的,因为最初那个函数的不能比1小,又怎么能取-1呢。

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朗道-西格尔零点猜想

针对上面的黎曼ζ函数,黎曼提出了黎曼猜想:黎曼ζ函数的所有非平凡零点都在实部等于1/2的直线上。

所谓“非平凡”,简单可以理解为就是黎曼ζ函数的非实数解。

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黎曼猜想一旦正确,则我们能够准确计算素数分布,而且人们已经在黎曼猜想正确的基础上建立了很多定理。


但是,人们还不满足,为了计算等差数列中的素数分布,人们进一步对黎曼ζ函数进行了推广。


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此时,黎曼ζ函数的分子1被换成了更一般的函数,黎曼ζ函数就变成了狄利克雷L函数,


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这个函数也可解析延拓为整个复平面上的函数。针对狄利克雷L函数,同样存在一个广义黎曼猜想:狄利克雷L函数的所有非平凡零点都在实部等于1/2的直线上。黎曼猜想仅仅是广义黎曼猜想的一种特殊情况。


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朗道-西格尔零点猜想则是说:狄利克雷L函数可能存在一些零点不在实部等于1/2的直线上,而是处于1附近。

显然,如果朗道-西格尔零点猜想正确,那么广义黎曼猜想就会被推翻,从而威胁到黎曼猜想的正确性(个人认为不一定推翻黎曼猜想,毕竟共性不代表个性,学数学的可以科普一下),并一步威胁到很多数学定理的正确性。

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所以说,在数学家的心里,朗道-西格尔零点最好还是不存在吧,毕竟数学家也不希望自己之前的工作被推翻对吧。


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张益唐的论文写了些啥

事实上,张益唐的论文也确实是奔着证明朗道-西格尔零点不存在去的。

目前,张益唐关于朗道-西格尔零点猜想的论文已经可以在互联网上下载,足足有111页之多。而且不像我们平时的学术论文,这111页没有任何图像和表格,全部都是公式推导,非常干货,感兴趣的朋友可以拿过来看看。

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张益唐论文首页

张益唐把自己的主要结论总结成了两个定理。


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证明朗道-西格尔零点不存在的最终要求是证明


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而张益唐的论文只是证明了


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同时论文指出,尽管可以将公式中的指数−2022替换为一个更大的负数值,但是按照论文目前的方法,指数应该还无法达到最终的-1。

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英文好的同志肯定能看懂

也就是说,这次的论文并没能完全证明朗道-西格尔零点不存在,只不过是在证明朗道-西格尔零点不存在的路上迈出了一大步而已。

想要达到最终的-1,还需后人继续努力呀!


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总结

可能很多人抱着吃瓜的心态进来,面对文章的公式都只能快速滑到底部。对此,我直接整理了本篇文章的关键点:


1.朗道-西格尔零点猜想的内容是,狄利克雷L函数可能存在一些零点不在实部等于1/2的直线上,而是处于1附近。


2.张益唐还没有完全解决朗道-西格尔零点猜想,所以大家不用失望,还是有机会自己解决的。


3.张益唐的论文长达111页,全部都是公式推导,论文的正确性还有待学术界检验,有实力的朋友可以试着当一回审稿人,说不定就能发现问题呢,对吧。

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希望上面的碎碎念能让大家在下次聊到黎曼猜想和朗道-西格尔零点猜想的时候,成功地拿出自己数学大佬的气质。


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来源:柚知识

编辑:圆周π小姐



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