數學趣事1:“費馬大定理”

費馬出生於1601年,是法國大數學家。他的職業是律師,並長期任家鄉圖盧茲市的議員。數學只是他的業餘愛好,然而他卻在數學許多分支中作出了開創性的貢獻。儘管人們稱他為“業餘數學之王”,但他的成就遠遠超出當時大多數專業數學家,只有笛卡爾可以和他媲美。

數學趣事1:“費馬大定理”

費馬

所謂費馬大定理,是他於1637年提出的。他在閱讀古希臘瑤圖的名著《算數》一書時,看到有一個命題:“將一個平方數分為兩個平方數”他便寫下如下眉批:“將一個立方數分為兩個立方數,一個四次冪分為兩個四次冪,或者通常將一個高於兩次的冪分為兩個同次的冪,這是不可能的”這就是費馬大定理。數學上對此作如下描述:“方程

數學趣事1:“費馬大定理”

,當n>2時不存在正整數解。”費馬繼續寫到:“我有一個絕妙的證明,可惜空白處太窄寫不下。”然而,他1665年逝世後,他的兒子翻遍了他的筆記、著作,卻始終未發現這個證明。究竟他的確證明成功了還是沒有證明出來,只能是千古之謎了。

從1637年起,人們為了證明費馬大定理,進行了艱苦持久的長征。法國政府為了鼓勵人們解決這一頭號數學難題,曾兩次懸賞2000法郎,但毫無結果。1908年,德國哥廷根皇家科學會懸賞10萬馬克,有效期為1908-2008這一百年。

為了尋求費馬大定理的解答,三個多世紀以來,一代又一代的數學家們前赴後繼,卻壯志未酬。1995年,美國普林斯頓大學的安德魯·懷爾斯(wiles Wiles) 教授經過8年的孤軍奮戰,用130頁長的篇幅證明了費馬大定理。懷爾斯的名字從自載入了史冊。

數學趣事1:“費馬大定理”

安德魯·懷爾斯

安德魯·懷爾斯1953年出生在英國劍橋,父親是牛津大學的神學家。他10歲時,在家鄉公共圖書館看到一本書提到費馬大定理,就立即對之著了迷。十幾歲時他花了大量時間和精力試圖證明這個定理,然而沒有成功,但這卻促使他選擇數學作為他的終身事業,懷爾斯1974年從牛津大學獲得數學碩士學位,之後進入劍橋大學讀博士。1980年懷爾斯在劍橋大學取得博士學位後來到了美國普林斯頓大學,併成為這所大學的教授。

20世紀初,有人問偉大的數學家大衛·希爾伯特為什麼不去嘗試證明費馬大定理,他回答說:“在開始著手之前,我必須用3年的時間作深入的研究,而我沒有那麼多的時間浪費在一件可能會失敗的事情上。”懷爾斯知道,為了找到證明,他必須全身心地投入到這個問題中,但是與希爾伯特不一樣,他願意冒這個風險。

懷爾斯作了一個重大的決定:要完全獨立和保密地進行研究。他說:“我意識到與費馬大定理有關的任何事情都會引起太多人的興趣。你確實不可能很多年都使自己精力集中,除非你的專心不被他人分散,而這一點會因旁觀者太多而做不到。”懷爾斯放棄了所有與證明費馬大定理無直接關係的工作,多年來,他深居簡出,家中不但不設電腦,連電話也不安裝,以免受外界干擾。 這是一場長達7年的持久戰,這期間只有他的妻子知道他在證明費馬大定理。

懷爾斯認真總結了前人的經驗教訓。特別是80年代以來德國數學家弗雷與美國數學家裡伯特獨闢蹊徑,將費馬大定理與一個表面上毫不相關的橢圓曲線問題密切相連,給他以重大啟發。從1986年起,他就沿著這一嶄新方向前進,終於取得了突破,但還剩下一個關鍵問題,1993年5月初,他偶然讀到哈弗大學貝里馬祖爾博士的論文,其中提到的某種數學結構使他豁然開朗,同年6月,懷爾斯啟程去英國劍橋大學參加一個學術研討會,宣佈他的證明,共做3次報告,第一次報告就引起轟動,並瞬即成為世界頭條,但在審批證明的過程中,專家發現一個極其嚴重的錯誤,懷爾斯用了近一年的時間進行補救,終於在1994年9月以一個懷爾斯之前拋棄過的方法取得成功。

數學趣事1:“費馬大定理”

紀念懷爾斯證明費馬大定理髮行的郵票

懷爾斯由於成功證明了費馬大定理,獲得了很多榮譽:1995年由瑞典皇家學會頒發的Schock數學獎;1996年由沃爾夫基金會頒發的沃爾夫獎,英國皇家學會頒發的英國皇家學會皇家獎章,瑞士奧斯特洛夫斯基基金會頒發的奧斯特洛夫斯基獎,法國頒發的費馬獎;1997年由美國數學會頒發的科爾獎,同年6月27日獲得沃爾夫斯科爾獎(1908年懸賞10萬馬克獎金);1998年的菲爾茲數學獎的特別獎,(因為此獎只授予40歲以下的數學家,他已經超過40歲,所以給他一個特別獎),2005年獲得了邵逸夫獎的數學獎,(獎金100萬美金);2016年3月15日獲得挪威科學與文學院頒發的阿貝爾獎。

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