Ezier 的博客

世界最迷人的数学难题(转)

随着我国数学科研事业在近几年一直持续迅猛发展,数学爱好者规模日益壮大。都说明数学正在越来越受到人们的关注,这是一个非常可喜的现象。之所以称之为“迷人”,是因为无数数学家看见她们比看见漂亮美眉还痴迷,就想练武之人见到了武功秘籍。

  世界最迷人的数学难题评选调查采用的是国际通行的联机调查方式。在问卷中“最世界最迷人的数学难题”一栏,网民可填写一到五个最世界最迷人的数学难题,重复填写同一数学难题只作一个计算,而且根据排名得票分一、二、三等。

  答卷的统计,采用经专家论证的统计程序计算。统计程序的执行,通过相应的技术保证使任何人都不可能修改统计结果。

  对于非正常答卷的对结果的影响,由于我们在事先已经考虑到问题的艰巨性,因此我们采取了现场面视和统计中的排除技术方法,极好的保证了答卷的合法性。

  现场面视的方法是用户在拿到我们的答卷时,必须同时做出我们提供的数学题目一道,同时把用户和他做出的题目用数码相机合影留念。这样,我们很好的防止了那些不具备数学头脑人的投票。

  本次调查共回收问卷363538份,经过处理后得到有效答卷202432份(由最后数码相机的照片数得到)。

  此次评选的三等奖获得者三名,她们分别是:

  “几何尺规作图问题”(鼓掌)得票数:38005

  获奖理由:这里所说的“几何尺规作图问题”是指做图限制只能用直尺、圆规,而这里的直尺是指没有刻度只能画直线的尺。“几何尺规作图问题”包括以下四个问题

  1.化圆为方-求作一正方形使其面积等於一已知圆;

  2.三等分任意角;

  3.倍立方-求作一立方体使其体积是一已知立方体的二倍。

  4.做正十七边形。

  用直尺圆规经有限步骤可解决的。第四个问题是高斯用代数的方法解决的,他也视此为生平得意之作,还交待要把正十七边形刻在他的墓碑上,但後来他的墓碑上并没有刻上十七边形,而是十七角星,因为负责刻碑的雕刻家认为,正十七边形和圆太像了,大家一定分辨不出来。

  “蜂窝猜想”(鼓掌)得票数:45005

  获奖理由:四世纪古希腊数学家佩波斯提出,蜂窝的优美形状,是自然界最有效劳动的代表。他猜想,人们所见到的、截面呈六边形的蜂窝,是蜜蜂采用最少量的蜂蜡建造成的。他的这一猜想称为蜂窝猜想,但这一猜想一直没有人能证明。1943年,匈牙利数学家陶斯巧妙地证明,在所有首尾相连的正多边形中,正多边形的周长是最小的。1943年,匈牙利数学家陶斯巧妙地证明,在所有首尾相连的正多边形中,正多边形的周长是最小的。但如果多边形的边是曲线时,会发生什么情况呢?陶斯认为,正六边形与其他任何形状的图形相比,它的周长最小,但他不能证明这一点。而黑尔在考虑了周边是曲线时,无论是曲线向外突,还是向内凹,都证明了由许多正六边形组成的图形周长最校他已将19页的证明过程放在因特网上,许多专家都已看到了这一证明,认为黑尔的证明是正确的。

  “孪生素数猜想”(鼓掌)得票数:57751

  获奖理由:1849年,波林那克提出孪生素生猜想(the conjecture of twin primes),即猜测存在无穷多对孪生素数。孪生素数即相差2的一对素数。例如3和5 ,5和7,11和13,…,10016957和10016959等等都是孪生素数。1966年,中国数学家陈景润在这方面得到最好的结果:存在无穷多个素数p,使p 2是不超过两个素数之积。孪生素数猜想至今仍未解决,但一般人都认为是正确的。

  此次评选的二等奖获得者二名,她们分别是:

  “费马最后定理”(鼓掌)得票数:60352

  获奖理由:在三百六十多年前的某一天,费马突然心血来潮在书页的空白处,写下一个看起来很简单的定理这个定理的内容是有关一个方程式 xn yn = zn的正整数解的问题,当n=2时就是我们所熟知的毕氏定理(中国古代又称勾股弦定理)。

  费马声称当n>2时,就找不到满足xn yn = zn的整数解,例如:方程式x3 y3 = z3就无法找到整数解。

  始作俑者的费马也因此留下了千古的难题,三百多年来无数的数学家尝试要去解决这个难题却都徒劳无功。这个号称世纪难题的费马最後定理也就成了数学界的心头大患,极欲解之而後快。

  不过这个三百多年的数学悬案终於解决了,这个数学难题是由英国的数学家威利斯(Andrew Wiles)所解决。其实威利斯是利用二十世纪过去三十年来抽象数学发展的结果加以证明。

  “四色猜想”(鼓掌)得票数:63987

  得奖理由:1852年,毕业于伦敦大学的弗南西斯。格思里来到一家科研单位搞地图着色工作时,发现了一种有趣的现象:“看来,每幅地图都可以用四种颜色着色,使得有共同边界的国家着上不同的颜色。”

  1872年,英国当时最著名的数学家凯利正式向伦敦数学学会提出了这个问题,于是四色猜想成了世界数学界关注的问题。世界上许多一流的数学家都纷纷参加了四色猜想的大会战。

  1976年,美国数学家阿佩尔与哈肯在美国伊利诺斯大学的两台不同的电子计算机上,用了1200个小时,作了100亿判断,终于完成了四色定理的证明。四色猜想的计算机证明,轰动了世界。

  此次评选的一等奖获得者一名,她是:

  “哥德巴赫猜想”

评论

zhaoyang0618

看来徐迟的那篇报告文学影响力还是蛮大的,哥德巴赫猜想在我国的名声总是这么高。数学上各种问题非常多,前一段时间报道说庞加莱猜想被解决了,这也是一个非常优美的猜想,而有一个黎曼猜想不知道何时能够解决。
# 七月 22, 2006 5:22 下午

zhaoyang0618

21世纪数学七大难题
(转自中国数学在线)

最近美国麻州的克雷(Clay)数学研究所于2000年5月24日在巴黎法兰西学院宣布了一件被媒体炒得火热的大事:对七个“千僖年数学难题”的每一个悬赏一百万美元。以 下是这七个难题的简单介绍。
                                                       
“千僖难题”之一:P(多项式算法)问题对NP(非多项式算法)问题
  在一个周六的晚上,你参加了一个盛大的晚会。由于感到局促不安,你想知道这一大厅  中是否有你已经认识的人。你的主人向你提议说,你一定认识那位正在甜点盘附近角落的女 士罗丝。不费一秒钟,你就能向那里扫视,并且发现你的主人是正确的。然而,如果没有这 样的暗示,你就必须环顾整个大厅,一个个地审视每一个人,看是否有你认识的人。生成问 题的一个解通常比验证一个给定的解时间花费要多得多。这是这种一般现象的一个例子。与  此类似的是,如果某人告诉你,数13,717,421可以写成两个较小的数的乘积,你   可能不知道是否应该相信他,但是如果他告诉你它可以因子分解为3607乘上3803,那么你就可以用一个袖珍计算器容易验证这是对的。不管我们编写程序是否灵巧,判定一个答案是可以很快利用内部知识来验证,还是没有这样的提示而需要花费大量时间来求解,被看作逻辑和计算机科学中最突出的问题之一。它是斯蒂文·考克(StephenCook)于1971年陈述的。 

“千僖难题”之二: 霍奇(Hodge)猜想
  二十世纪的数学家们发现了研究复杂对象的形状的强有力的办法。基本想法是问在怎样的程度上,我们可以把给定对象的形状通过把维数不断增加的简单几何营造块粘合在一起来形成。这种技巧是变得如此有用,使得它可以用许多不同的方式来推广;最终导至一些强有力的工具,使数学家在对他们研究中所遇到的形形色色的对象进行分类时取得巨大的进展。
                                     
不幸的是,在这一推广中,程序的几何出发点变得模糊起来。在某种意义下,必须加上某些没有任何几何解释的部件。霍奇猜想断言,对于所谓射影代数簇这种特别完美的空间类型来说,称作霍奇闭链的部件实际上是称作代数闭链的几何部件的(有理线性)组合。

“千僖难题”之三: 庞加莱(Poincare)猜想
  如果我们伸缩围绕一个苹果表面的橡皮带,那么我们可以既不扯断它,也不让它离开表 面,使它慢慢移动收缩为一个点。另一方面,如果我们想象同样的橡皮带以适当的方向被伸缩在一个轮胎面上,那么不扯断橡皮带或者轮胎面,是没有办法把它收缩到一点的。我们说,苹果表面是“单连通的”,而轮胎面不是。大约在一百年以前,庞加莱已经知道,二维球面本质上可由单连通性来刻画,他提出三维球面(四维空间中与原点有单位距离的点的全体)的对应问题。这个问题立即变得无比困难,从那时起,数学家们就在为此奋斗。

“千僖难题”之四: 黎曼(Riemann)假设
  有些数具有不能表示为两个更小的数的乘积的特殊性质,例如,2,3,5,7,等等。这样的  数称为素数;它们在纯数学及其应用中都起着重要作用。在所有自然数中,这种素数的分布并不遵循任何有规则的模式;然而,德国数学家黎曼(1826~1866)观察到,素数的频率紧密 相关于一个精心构造的所谓黎曼蔡塔函数z(s$的性态。著名的黎曼假设断言,方程z(s)=0的所有有意义的解都在一条直线上。这点已经对于开始的1,500,000,000个解验证过。证明它 对于每一个有意义的解都成立将为围绕素数分布的许多奥秘带来光明。

“千僖难题”之五: 杨-米尔斯(Yang-Mills)存在性和质量缺口
  量子物理的定律是以经典力学的牛顿定律对宏观世界的方式对基本粒子世界成立的。大 约半个世纪以前,杨振宁和米尔斯发现,量子物理揭示了在基本粒子物理与几何对象的数学之间的令人注目的关系。基于杨-米尔斯方程的预言已经在如下的全世界范围内的实验室中所履行的高能实验中得到证实:布罗克哈文、斯坦福、欧洲粒子物理研究所和筑波。尽管如此,他们的既描述重粒子、又在数学上严格的方程没有已知的解。特别是,被大多数物理学家所确认、并且在他们的对于“夸克”的不可见性的解释中应用的“质量缺口”假设,从来没有得到一个数学上令人满意的证实。在这一问题上的进展需要在物理上和数学上两方面引 进根本上的新观念。

“千僖难题”之六: 纳维叶-斯托克斯(Navier-Stokes)方程的存在性与光滑性
  起伏的波浪跟随着我们的正在湖中蜿蜒穿梭的小船,湍急的气流跟随着我们的现代喷气   式飞机的飞行。数学家和物理学家深信,无论是微风还是湍流,都可以通过理解纳维叶-斯托克斯方程的解,来对它们进行解释和预言。虽然这些方程是19世纪写下的,我们对它们的 理解仍然极少。挑战在于对数学理论作出实质性的进展,使我们能解开隐藏在纳维叶-斯托克斯方程中的奥秘。

“千僖难题”之七:贝赫(Birch)和斯维讷通-戴尔(Swinnerton-Dyer)猜想
    数学家总是被诸如x^2+y^2=z^2那样的代数方程的所有整数解的刻画问题着迷。欧几里德曾经对这一方程给出完全的解答,但是对于更为复杂的方程,这就变得极为困难。事实上,正如马蒂雅谢维奇(Yu.V.Matiyasevich)指出,希尔伯特第十问题是不可解的,即,不存在一般的方法来确定这样的方法是否有一个整数解。当解是一个阿贝尔簇的点时,贝赫和斯维讷通-戴尔猜想认为,有理点的群的大小与一个有关的蔡塔函数z(s)在点s=1附近的性态。特别是,这个有趣的猜想认为,如果z(1)等于0,那么存在无限多个有理点(解),相反,如果z(1)不等于0,那么只存在有限多个这样的点。
# 七月 22, 2006 5:30 下午