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《數學大帝》望月新1ABC猜想
  abc猜想,數學界懸而未決的重要猜想,它的證明過程經過8年的同行評審,終於要在期刊上發表了。

  論文作者是日本的天才數學家望月新一,他33歲起就在京都大學擔任數學教授。

  這一次望月新一的證明,全篇超過600頁,2012年就已發表,但足足經過了8年的同行評審才通過,期間開過多次研討會——但依然有很多數學家無法理解。

  據說,這篇論文全球只有十幾位數學家深入研究了證明過程。

  許多數學家根本無法指出證明過程是對是錯,因為根本看不懂。

  4月3日,日本京都大學召開了新聞發布會,宣布望月新一證明了它。包括Nature等在內的權威科學傳媒組織,也這一重要進展進行了報道。

  望月新一沒有出席昨天的發布會,他的另外兩位同事說,當他知道自己的論文被接收,終於松了一口氣。多年來他從未在公眾場合露面。

  但也不是沒有爭議,因為當初接收論文的期刊——日本的PRIMS,主編正是望月新一本人。

  如果他的證明是正確的,那麽將徹底改變數論。

  同時也正因為如此,才有了學界長達8年的爭論。

  什麽是abc猜想?

  abc猜想,最初由法國數學家約瑟夫·奧斯特萊和大衛·馬瑟,在1985年提出。

  並且一經提出,abc猜想就成為數論領域的重要猜想之一。

  只是和哥德巴赫猜想不同的是,向大眾說明abc猜想本身,就是一個複雜的過程。

  大概如下:

  有三個互質正整數a、b、c,且c=a+b。所謂互質,即它們的最大公約數是1。

  因此8 + 9 = 17、5 + 16 = 21是符合條件的一組數字,但是6 + 9 = 15不是。

  接著,我們把abc的質因數都提取出來,比如5、16、21的質因數是5、2、3、7,這些質因數相乘的結果為210,這個數比原來的三個數大得多。

  又比如5、27、32,它們的質因數是5、3、2,相乘結果為30,就比32小。

  但第二種情形極為罕見。如果a和b都是小於100的數,我們能找到3044個符合條件的abc組合,其中只有7組滿足第二種情形。

  而abc猜想要證明的,就是符合第二種情形的abc組合,只有有限個。

  數學家們把abc的質因數乘積記作rad(abc)。用嚴謹的數學語言來表述就是:對於任何ε>0,隻存在有限個互質正整數的三元組(a, b, c),c = a + b,使得:c > rad(abc)1+ε

  在人類短期內沒法證明的abc猜想的情況下,科學家們想到了一個辦法,就是用計算機暴力解決,從小到大依次尋找符合abc猜想第二種情形的組合。

  由此衍生出了一個分布式計算項目ABC@Home,就是通過全球各地的電腦窮舉計算符合abc猜想條件的三元數組。到2014年5月,人們已經驗證了2380萬個組合。

  雖然有無限個例子或反例不能解決abc猜想,但是數學家希望借著該計劃發現的三元數組的分布模式。

  之所以花費大量計算資源去驗證,是因為abc猜想在數學界有著重要意義。

  和黎曼猜想一樣,

很多數學領域後續的一些假設都依賴於前者。如果前者得到證明,後者就能輕易得出。  abc猜想的形式是a+b=c,著名的費馬大定理形式是xn+yn=zn,二者非常相似,實際上二者也是強關聯。

  如果abc猜想為真,那麽費馬大定理也可以輕松證明。

  當年費馬一句“空白太小寫不下證明”,讓這一問題從1637年一直拖到1995年才得以解決。

  而通過abc猜想來證明費馬大定理的方法,真的能讓空白處就能寫下證明過程。

  所以望月新一這一次,真的做到了嗎?

  望月新一發表了4篇論文來證明這一猜想,他把自己的研究成果叫做“宇宙際Teichmuller理論”。

  按照望月新一的說法,該理論是用於橢圓曲線數字場的Teichmuller理論的算術版本,裡麵包含了像霍奇劇院(Hodge theaters)這樣奇怪的名字。

  望月新一的理論並未得到學界廣泛認同,600多頁的證明被來自德國波恩大學的兩位德高望重的數學家質疑。

  2018年菲爾茲獎得主、馬普所數學研究所所長Peter Scholze說:“我認為abc猜想仍未解決,任何人都有機會證明這一點。”

  Scholze和他的同事Jakob Stix還曾發表一篇報告,指出在望月新一第三篇論文中“推論3.12”證明過程從根本上來說是有缺陷的。

  而該推論對abc猜想的證明至關重要。

  和其他部分引理的證明不同,3.12的證明尤其長, 總共有9頁。Scholze認為這9頁證明達到了根本無法遵循邏輯的地步。

  Scholze在2018年到京都大學進行了為期一周的訪問,與望月新一探討了這個問題,但雙方誰也說服不了誰。

  Scholze說:“我認為,除非望月新一進行一些非常實質性的修改,並更好地解釋這一關鍵步驟,否則不應該將其視為證明。”

  “我真的沒有看到一個使我們更接近abc猜想證明的關鍵思想”,Scholze還補充道。

  望月新一的論文也引起了陶哲軒的關注,在當年論文發表的第一時間,陶哲軒就在個人博客中談到的自己看法,並給出了另一種啟發式證明方法。

  望月新一研究領域並不是陶哲軒的擅長,所以他之後一直回避對此評論。

  這篇論文被期刊接收,並不是abc猜想的終點,也無法讓數學家站到望月新一這一邊,新的爭論還會繼續下去。

  望月新一,1969年出生於日本東京都,5歲隨父母前往紐約,16歲就進入普林斯頓大學,3年讀完本科,23歲獲得博士學位,33歲成為京都大學教授。

  他現在是京都大學數理解析研究所教授。研究數論,包括算術幾何,霍奇理論和遠阿貝爾幾何。

  有意思的是,還有人曾猜測,望月新一就是比特幣發明人“中本聰”。

  不過這種猜測的疑點很多,因為比特幣用到的密碼學不是望月新一的研究方向,而且他作為一個純粹的數學家,對現實世界的問題也不太關心。
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