您的位置:首頁>正文

這位數學家連高斯都心存敬畏!—黎曼猜想《歐拉揚名篇》

第一篇 | 第二篇(上) | 第三篇 | 第四篇

本文是 第二篇(下)

………………

這個難題甚至難倒了瑞士巴塞爾的數學雙雄——伯努利兄弟。 伯努利家族擁有著非凡的數學基因, 家族幾十代人都是數學家或者從事數學領域的事業, 在歐洲享有極高盛名, 以至於幾乎無人不知, 無人不曉。

巴塞爾的萊茵河

如果你還知道萊布尼茨的話, 你也應該知道萊布尼茨的能力, 發明微積分的人對級數操控肯定不是一般人能理解的層次, 萊布尼茨曾對惠更斯宣稱:對於任何收斂的無窮級數, 只要其中各項遵循一定規律, 那麼我就能求出和來。

然後在1673年, 萊布尼茨遇到了英國數學家佩爾(John Pell, 1611-1685), 佩爾用這個巴塞爾級數, 一下就把血氣方剛的萊布尼茨鎮住了, 萊布尼茨苦思一下午, 最終心有不甘地認輸!

德國數學家&哲學家

直到在1734年, 這個問題突然被伯努利的學生歐拉解決了, 而歐拉所採用的方式相當聰明, 也非常巧妙, 從中我們能看到他那非凡的智慧, 把數學技巧玩轉得淋漓盡致, 甚至他的辦法足以讓一個對數學感興趣的學生看了後“暈過去”。 (後續我會考慮單獨寫一篇歐拉的這個推導過程, 這裡限於篇幅省略)

好了, 我們來看歐拉得到的巴塞爾難題的結果吧!

巴塞爾級數的結果

這個結果在當時震驚整個歐洲數學界, 不僅僅是解決了這個世界性難題, 還有這個結果居然和圓周率相關聯, 這對18世紀的數學家來說是很神奇的, 圓周率本和圓相關, 可這個級數怎麼看, 也和圓搭不上關係啊!當然,

對於現在的我們, 已經習慣了圓周率出現在任何有級數地方, 但當時很少有級數出現圓周率(歐拉之前的萊布尼茲也有個著名級數也出現圓周率:π/4=1-1/3+1/5-1/7+1/9……)。

至此, 歐拉名揚天下, 開始了十八世紀後對數學界的統治, 實際上歐拉支配了十八世紀至今的數學, 因為數學的眾多分支, 都是他開創然後獲得進展的。 比如大家可能知道複分析中重要的傅立葉級數分析法, 其基本方程是歐拉初創, 準確的應該叫歐拉-傅立葉方程;現代非對稱加密RAS金鑰所用的重要數學工具, 就是數論中四大定理之一的歐拉定理, 也稱歐拉函數;流體力學的基本方程納維斯托克斯方程, 也是歐拉方程的擴展, 這樣的例子數不勝數……

調和級數

但歐拉所做的不僅僅於此, 他後來繼續研究巴塞爾級數的一般情況, 得到了另一個振舉世界的重大發現, 該發現在數學史上, 絕對堪稱“運用數學技巧達到人類智慧之巔峰”的典範, 該發現直接奠定了黎曼提出黎曼猜想的數學基礎。

因為歐拉對巴塞爾級數的一般形式“調和級數”的研究發現:

歐拉的推導過程

就算該篇文章太長,我也不想省略這個推導過程,如果繼續我們的推導過程,最終,你就能得到開啟黎曼猜想的金鑰匙:

金鑰匙,歐拉乘積式

調和級數擴展式居然和所有素數有著如此漂亮的等價關係,如果你還記得上一篇我們談到“黎曼函數的零點和素數分佈公式相關的話”,這個公式就有暗示,我們令ζ(z)=0,那麼我們在不嚴謹的情況下,稍微發揮點你的數學感覺,結合因式和根的關係,那麼是不是意味著,這個金鑰匙素數項包涵了所有素數的“秘密”呢?

方程所有根的性質

當然,實際情況並非那麼簡單,真實的對應關係是——所有黎曼函數的零點都對每個素數有貢獻(平凡和非平凡我們後續在區分),這一下加大了難度,由於歐拉的時候,虛數概念還未成熟,也沒有複平面的概念,所以下一步,直到黎曼才接過歐拉未完成的事業。

………………

在下一篇中,我們開始講解黎曼函數的定義,以説明大家理解黎曼函數;第四第五篇將會更深入地講解黎曼猜想,並提出黎曼得到的準確的素數分佈公式。

如果你想對黎曼函猜想有個徹底瞭解,可以從第一篇《課外篇》開始閱讀,如果只對部分內容感興趣,那麼單獨閱讀某篇也不會有影響。

………………

另外,謝謝讀者朋友們的關注,也很高興大家喜歡我們的文章!

聲明:本人在頭條上發表的所有文章均為原創,而且也只在頭條上發表!但作者最近發現,某些文章在未被通知的情況下,被其他平臺號冠以“原創”發佈,我覺得這是對作者的不尊重,本人一點都不反對讀者朋友們把我的文章傳播到其他平臺,但完全的複製,然後又冠以自己“原創”這就有點不妥了吧!

至此,後續的文章內容,所有圖片我將手動嵌入外部浮水印,如果這對讀者朋友們的閱讀造成了影響,還請及時回饋給我們,或者讀者朋友需要某些無浮水印圖片,也可以私聊我們,謝謝大家的支援和理解!

本文是 第二篇(下)

第一篇 | 第二篇(上) | 第三篇 | 第四篇

歐拉的推導過程

就算該篇文章太長,我也不想省略這個推導過程,如果繼續我們的推導過程,最終,你就能得到開啟黎曼猜想的金鑰匙:

金鑰匙,歐拉乘積式

調和級數擴展式居然和所有素數有著如此漂亮的等價關係,如果你還記得上一篇我們談到“黎曼函數的零點和素數分佈公式相關的話”,這個公式就有暗示,我們令ζ(z)=0,那麼我們在不嚴謹的情況下,稍微發揮點你的數學感覺,結合因式和根的關係,那麼是不是意味著,這個金鑰匙素數項包涵了所有素數的“秘密”呢?

方程所有根的性質

當然,實際情況並非那麼簡單,真實的對應關係是——所有黎曼函數的零點都對每個素數有貢獻(平凡和非平凡我們後續在區分),這一下加大了難度,由於歐拉的時候,虛數概念還未成熟,也沒有複平面的概念,所以下一步,直到黎曼才接過歐拉未完成的事業。

………………

在下一篇中,我們開始講解黎曼函數的定義,以説明大家理解黎曼函數;第四第五篇將會更深入地講解黎曼猜想,並提出黎曼得到的準確的素數分佈公式。

如果你想對黎曼函猜想有個徹底瞭解,可以從第一篇《課外篇》開始閱讀,如果只對部分內容感興趣,那麼單獨閱讀某篇也不會有影響。

………………

另外,謝謝讀者朋友們的關注,也很高興大家喜歡我們的文章!

聲明:本人在頭條上發表的所有文章均為原創,而且也只在頭條上發表!但作者最近發現,某些文章在未被通知的情況下,被其他平臺號冠以“原創”發佈,我覺得這是對作者的不尊重,本人一點都不反對讀者朋友們把我的文章傳播到其他平臺,但完全的複製,然後又冠以自己“原創”這就有點不妥了吧!

至此,後續的文章內容,所有圖片我將手動嵌入外部浮水印,如果這對讀者朋友們的閱讀造成了影響,還請及時回饋給我們,或者讀者朋友需要某些無浮水印圖片,也可以私聊我們,謝謝大家的支援和理解!

本文是 第二篇(下)

第一篇 | 第二篇(上) | 第三篇 | 第四篇

同類文章
Next Article
喜欢就按个赞吧!!!
点击关闭提示