費馬最后定理
來源:網(wǎng)絡(luò) 2009-07-21 09:54:18
被公認執(zhí)世界報紙牛耳地位地位的紐約時報于1993年6月24日在其一版頭題刊登了一則有關(guān)數(shù)學難題得以解決的消息,那則消息的標題是「在陳年數(shù)學困局中,終于有人呼叫『我找到了』」。時報一版的開始文章中還附了一張留著長發(fā)、穿著中古世紀歐洲學袍的男人照片。這個古意盎然的男人,就是法國的數(shù)學家費馬(Pierre de Fermat)(費馬小傳請參考附錄)。費馬是十七世紀最卓越的數(shù)學家之一,他在數(shù)學許多領(lǐng)域中都有極大的貢獻,因為他的本行是專業(yè)的律師,為了表彰他的數(shù)學造詣,世人冠以「業(yè)余王子」之美稱,在三百六十多年前的某一天,費馬正在閱讀一本古希臘數(shù)學家戴奧芬多斯的數(shù)學書時,突然心血來潮在書頁的空白處,寫下一個看起來很簡單的定理這個定理的內(nèi)容是有關(guān)一個方程式 x2 + y2 =z2的正整數(shù)解的問題,當n=2時就是我們所熟知的畢氏定理(中國古代又稱勾股弦定理):x2 + y2 =z2,此處z表一直角形之斜邊而x、y為其之兩股,也就是一個直角三角形之斜邊的平方等于它的兩股的平方和,這個方程式當然有整數(shù)解(其實有很多),例如:x=3、y=4、z=5;x=6、y=8、z=10;x=5、y=12、z=13…等等。
費馬聲稱當n>2時,就找不到滿足xn +yn = zn的整數(shù)解,例如:方程式x3 +y3=z3就無法找到整數(shù)解。當時費馬并沒有說明原因,他只是留下這個敘述并且也說他已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這個定理的證明妙法,只是書頁的空白處不夠無法寫下。始作俑者的費馬也因此留下了千古的難題,三百多年來無數(shù)的數(shù)學家嘗試要去解決這個難題卻都徒勞無功。這個號稱世紀難題的費馬最后定理也就成了數(shù)學界的心頭大患,極欲解之而后快?
十九世紀時法國的法蘭西斯數(shù)學院曾經(jīng)在一八一五年和一八六0年兩度懸賞金質(zhì)獎?wù)潞腿俜ɡ山o任何解決此一難題的人,可惜都沒有人能夠領(lǐng)到獎賞。德國的數(shù)學家佛爾夫斯克爾(P?Wolfskehl)在1908年提供十萬馬克,給能夠證明費馬最后定理是正確的人,有效期間為100年。其間由于經(jīng)濟大蕭條的原因,此筆獎額已貶值至七千五百馬克,雖然如此仍然吸引不少的「數(shù)學癡」。
二十世紀電腦發(fā)展以后,許多數(shù)學家用電腦計算可以證明這個定理當n為很大時是成立的,1983年電腦專家斯洛文斯基借助電腦運行5782秒證明當n為286243-1時費馬定理是正確的(注286243-1為一天文數(shù)字,大約為25960位數(shù))。
雖然如此,數(shù)學家還沒有找到一個普遍性的證明。不過這個三百多年的數(shù)學懸案終于解決了,這個數(shù)學難題是由英國的數(shù)學家威利斯(Andrew Wiles)所解決。其實威利斯是利用二十世紀過去三十年來抽象數(shù)學發(fā)展的結(jié)果加以證明.?
五0年代日本數(shù)學家谷山豐首先提出一個有關(guān)橢圓曲現(xiàn)的猜想,后來由另一位數(shù)學家志村五郎加以發(fā)揚光大,當時沒有人認為這個猜想與費馬定理有任何關(guān)聯(lián)。在八0年代德國數(shù)學家佛列將谷山豐的猜想與費馬定理扯在一起,而威利斯所做的正是根據(jù)這個關(guān)聯(lián)論證出一種形式的谷山豐猜想是正確的,進而推出費馬最后定理也是正確的。這個結(jié)論由威利斯在1993年的6月21日于美國劍橋大學牛頓數(shù)學研究所的研討會正式發(fā)表,這個報告馬上震驚整個數(shù)學界,就是數(shù)學門墻外的社會大眾也寄以無限的關(guān)注。不過威利斯的證明馬上被檢驗出有少許的瑕疵,于是威利斯與他的學生又花了十四個月的時間再加以修正。1994年9月19日他們終于交出完整無瑕的解答,數(shù)學界的夢魘終于結(jié)束。1997年6月,威利斯在德國哥庭根大學領(lǐng)取了佛爾夫斯克爾獎。當年的十萬法克約為兩百萬美金,不過威利斯領(lǐng)到時,只值五萬美金左右,但威利斯已經(jīng)名列青史,永垂不朽了。
要證明費馬最后定理是正確的(即xn + yn = zn 對n33 均無正整數(shù)解)只需證 x4+ y4 = z4 和xp+ yp = zp (P為奇質(zhì)數(shù)),都沒有整數(shù)解。
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