如何科學地吃"朗道-西格爾零點猜想"的大瓜?

2022年11月15日22:54:06 科學 1177

本文約1800字,公式有點多,大家湊合看吧

如何科學地吃"朗道-西格爾零點猜想"的大瓜? - 天天要聞

最近科學界又雙叒叕出了個超級大新聞,美國加州大學聖巴巴拉分校數學系張益唐教授宣布在關於朗道-西格爾零點猜想這一數學難題上取得重要進展。

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張益唐

雖然我們大部分人可能都不知道朗道(注意:此朗道非蘇聯大物理學家朗道,而是德國數學家朗道)和西格爾到底是誰。但是近期遍布網絡的如此巨大的學術新聞,不知道大家有沒有興趣準備好瓜子板凳呢?

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黎曼ζ函數

首先,這裡要先引入一個黎曼ζ(ζ讀作zeta)函數,最初這個函數長這樣

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比如說

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無窮個分數相加居然能和圓周率扯上關係,是不是還挺神奇的?

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但是當s=1時,

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這不就是大名鼎鼎的調和級數嗎?相信大家在大一的高等數學都學過了,顯然這個級數是發散的,也就是這個級數等於無窮大,它的證明也很簡單。

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這樣看來,只要s≤1,黎曼ζ函數就全都是無窮大了,這還怎麼玩?


為了解決這個無窮大問題,黎曼給這個函數做了個巧妙的解析延拓,將黎曼ζ函數的定義域s成功擴展到了全部複數,

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比如說,

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而按我們最初的那個函數,

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於是便有了很多人經常說的,


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所以說,1+2+3+4+‧‧‧=-1/12這一結論是錯誤的,因為最初那個函數的不能比1小,又怎麼能取-1呢。

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朗道-西格爾零點猜想

針對上面的黎曼ζ函數,黎曼提出了黎曼猜想:黎曼ζ函數的所有非平凡零點都在實部等於1/2的直線上。

所謂“非平凡”,簡單可以理解為就是黎曼ζ函數的非實數解。

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黎曼猜想一旦正確,則我們能夠準確計算素數分布,而且人們已經在黎曼猜想正確的基礎上建立了很多定理。


但是,人們還不滿足,為了計算等差數列中的素數分布,人們進一步對黎曼ζ函數進行了推廣。


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此時,黎曼ζ函數的分子1被換成了更一般的函數,黎曼ζ函數就變成了狄利克雷L函數,


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這個函數也可解析延拓為整個複平面上的函數。針對狄利克雷L函數,同樣存在一個廣義黎曼猜想:狄利克雷L函數的所有非平凡零點都在實部等於1/2的直線上。黎曼猜想僅僅是廣義黎曼猜想的一種特殊情況。


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朗道-西格爾零點猜想則是說:狄利克雷L函數可能存在一些零點不在實部等於1/2的直線上,而是處於1附近。

顯然,如果朗道-西格爾零點猜想正確,那麼廣義黎曼猜想就會被推翻,從而威脅到黎曼猜想的正確性(個人認為不一定推翻黎曼猜想,畢竟共性不代表個性,學數學的可以科普一下),並一步威脅到很多數學定理的正確性。

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所以說,在數學家的心裡,朗道-西格爾零點最好還是不存在吧,畢竟數學家也不希望自己之前的工作被推翻對吧。


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張益唐的論文寫了些啥

事實上,張益唐的論文也確實是奔着證明朗道-西格爾零點不存在去的。

目前,張益唐關於朗道-西格爾零點猜想的論文已經可以在互聯網上下載,足足有111頁之多。而且不像我們平時的學術論文,這111頁沒有任何圖像和表格,全部都是公式推導,非常乾貨,感興趣的朋友可以拿過來看看。

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張益唐論文首頁

張益唐把自己的主要結論總結成了兩個定理。


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證明朗道-西格爾零點不存在的最終要求是證明


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而張益唐的論文只是證明了


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同時論文指出,儘管可以將公式中的指數−2022替換為一個更大的負數值,但是按照論文目前的方法,指數應該還無法達到最終的-1。

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英文好的同志肯定能看懂

也就是說,這次的論文並沒能完全證明朗道-西格爾零點不存在,只不過是在證明朗道-西格爾零點不存在的路上邁出了一大步而已。

想要達到最終的-1,還需後人繼續努力呀!


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總結

可能很多人抱着吃瓜的心態進來,面對文章的公式都只能快速滑到底部。對此,我直接整理了本篇文章的關鍵點:


1.朗道-西格爾零點猜想的內容是,狄利克雷L函數可能存在一些零點不在實部等於1/2的直線上,而是處於1附近。


2.張益唐還沒有完全解決朗道-西格爾零點猜想,所以大家不用失望,還是有機會自己解決的。


3.張益唐的論文長達111頁,全部都是公式推導,論文的正確性還有待學術界檢驗,有實力的朋友可以試着當一回審稿人,說不定就能發現問題呢,對吧。

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希望上面的碎碎念能讓大家在下次聊到黎曼猜想和朗道-西格爾零點猜想的時候,成功地拿出自己數學大佬的氣質。


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來源:柚知識

編輯:圓周π小姐



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