首次证明存在无限多对孪生素数

一位美国数学家声称在解决一个存在了几个世纪的问题上取得了突破

加入我们的科学爱好者社区!

来自自然杂志

马萨诸塞州剑桥

这是一个只有数学家才会喜欢的成果。研究人员希望在一个长期寻求的关于素数对的证明中得到“2”作为答案,他们正在庆祝一位数学家将该值从无穷大降至7000万的事实。


关于支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。


加州圣何塞州立大学的解析数论学家丹·戈德斯通(Dan Goldston)打趣道:“这距离目标只有[一个3500万的因子]之遥。”他并没有参与这项工作。“每下降一步都是朝着最终答案迈进的一步。”

该目标是对素数猜想的证明。素数是只能被1和自身整除的整数。素数在较小的数字中很常见,但随着数字越来越大,它们的频率越来越低。事实上,每个素数与其下一个素数之间的差距变得越来越大——平均而言。但也有例外:孪生素数,即值相差2的素数对。已知的孪生素数示例有3和5、17和19,或者2,003,663,613 × 2195,000 − 1 和 2,003,663,613 × 2195,000 + 1。

孪生素数猜想认为存在无限多对这样的孪生素数。有人将这个猜想归因于希腊数学家亚历山大的欧几里得,这将使它成为数学中最古老的未解难题之一。

到目前为止,这个问题已经躲过了所有试图找到解决方案的尝试。2005年,当戈德斯通和他的两位同事证明存在无限多的素数对,它们之间的差不超过16时,取得了重要的里程碑。但有一个问题。“他们假设了一个无人知道如何证明的猜想,”纽约哥伦比亚大学的数论学家多里安·戈德菲尔德说。

新罕布什尔州达勒姆大学的张益唐(Yitang Zhang)的新研究结果表明,存在无限多对素数,它们之间的距离小于7000万个单位,而没有依赖于未经证实的猜想。尽管7000万看起来是一个非常大的数字,但任何有限边界的存在,无论多么大,都意味着连续数字之间的差距不会永远增长。从2跳到7000万与从7000万跳到无穷大相比,简直微不足道。“如果这是真的,我会感到非常震惊,”戈德菲尔德说。

张益唐于5月13日在马萨诸塞州剑桥的哈佛大学向几十名听众展示了他的研究,并且这项工作似乎使用了标准的数学技巧,这让一些人质疑张益唐是否真的能够在其他人失败的地方取得成功。

但是,张益唐向其提交论文的《数学年刊》的审稿报告表明,他确实成功了。“主要成果是一流的,”报告指出,张益唐向《自然》提供了一份报告副本。“作者成功地证明了素数分布中的一个里程碑定理……我们非常高兴地强烈建议接受该论文在《年刊》上发表。”

戈德斯通收到了这篇论文的副本,他说他和看过这篇论文的其他研究人员“感觉非常好”。他说:“显然没有错误。”

就张益唐而言,自从去年7月在拜访朋友家时获得关键见解以来,他就一直在研究这篇论文,他说他预计该论文的数学机制将允许将7000万的值向下推。“我们可以减少它,”他说。

戈德斯通认为,该值不能一直降低到2以证明孪生素数猜想。但他表示,存在一个数字本身就是一个巨大的突破。“我怀疑我是否有生之年能够看到这个结果,”他说。

张益唐将在本周重新提交这篇论文,并进行一些小的调整。

本文经自然杂志许可转载。该文章于2013年5月14日首次发表

© . All rights reserved.