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第五十五章 黎曼猜想(三)

离开陆教授的办公室,方同再也没有心情去谈什么投资的事情了,等阿贝尔奖金到位,短时间内都不用为钱发愁了,至于现在,还是辛苦周师兄再坚持一段时间吧。

跟陆教授和牛院士聊了这么久,方同也重新认识了黎曼猜想的复杂度和无与伦比的数学地位,以及它所主导的现实意义。

解决了黎曼猜想,可以说整个数学界都会往前跨一大步。

如果不幸黎曼猜想被证明是错的,那也将为数学界带来一场地动山摇的灾难。

为什么黎曼猜想会如此特殊呢?那必须要大致了解黎曼猜想到底是怎么回事。

在自然数序列中,质数就是那些只能被1和自身整除的整数,比如2,3,5,7,11等等都是质数,4,6,8,9等等都不是质数。

由于每个自然数都可以唯一地分解成有限个质数的乘积,因此在某种程度上,质数构成了自然数体系的基石,就好比原子是物质世界的基础一样。

人们对质数的兴趣可以追溯到古希腊时期。彼时,欧几里得用反证法证明了自然数中存在着无穷多个质数,但是对质数的分布规律却毫无头绪。

随着研究的深入,人们愈发对行踪诡异的质数感到十分费解。这些特立独行的质数,在自然数的汪洋大海里不时抛头露面后,给千辛万苦抵达这里的人们留下阵阵惊叹,又再次扬长而去。

1737年,瑞士的天才数学家欧拉发表了欧拉乘积公式。在这个公式中,如鬼魅随性的质数不再肆意妄为,终于向人们展示出了其循规蹈矩的一面。

沿着欧拉开辟的这一战场,数学王子高斯和另一位数学大师勒让德深入研究了质数的分布规律,终于各自独立提出了石破天惊的质数定理。

这一定理给出了质数在整个自然数中的大致分布概率,且和实际计算符合度很高。在和人们玩捉迷藏游戏两千多年后,质数总算露出了其漂亮的狐狸尾巴。

虽然符合人们的期待,质数定理所预测的分布规律和实际情况仍然有偏差,且偏差情况时大时小,这一现象引起了黎曼的注意。

其时,年仅33岁的黎曼当选为德国柏林科学院通信院士。

出于对柏林科学院所授予的崇高荣誉的回报,同时为了表达自己的感激之情,他将一篇论文献给了柏林科学院,论文的题目就是《论小于已知数的质数的个数》。在这篇文章里,黎曼阐述了质数的精确分布规律。

没有人能预料到,这篇短短8页的论文,蕴含着一代数学大师高屋建瓴的视野和智慧,以至今日,人们仍然为隐匿在其中的奥秘而苦苦思索。

黎曼在文章里定义了一个函数,它被后世称为黎曼Zeta函数。

&a函数是关于s的函数,其具体的定义就是自然数n的负s次方,对n从1到无穷求和。

因此,黎曼Zeta函数就是一个无穷级数的求和。然而,遗憾的是,当且仅当复数s的实部大于1时,这个无穷级数的求和才能收敛。

为了研究Zeta函数的性质,黎曼通过围道积分的方式对该函数做了一个解析延拓,将s存在的空间拓展为复数平面。

研究函数的重要性质之一就是对其零点有深刻的认识,零点就是那些使得函数的取值为零的数值集合。比如一元二次方程一般有两个零点,并且有相应的求根公式给出零点的具体表达式。

黎曼对解析延拓后的Zeta函数证明了其具有两类零点。