哥德巴赫猜想2
來源:網(wǎng)絡(luò)來源 2009-08-29 22:09:59
五
要懂得哥德巴赫猜想是怎么一回事?只需把早先在小學三年級里就學到過的數(shù)學再來溫習一下。那些1 2 3 4 5,個十百千萬的數(shù)字,叫做正整數(shù)。那些可以被2整除的數(shù),叫做偶數(shù)。剩下的那些數(shù),叫做奇數(shù)。還有一種數(shù),如2,3,5,7,11,13等等,只能被1和它本數(shù),而不能被別的整數(shù)整除的,叫做素數(shù)。除了1和它本數(shù)以外,還能被別的整數(shù)整除的,這種數(shù)如4,6,8,9,10,12等等就叫做合數(shù)。一個整數(shù),如能被一個素數(shù)所整除,這個素數(shù)就叫做這個整數(shù)的素因子。如6,就有2和3兩個素因子。如30,就有2,3和5三個素因子。好了,這暫時也就夠用了。
一七四二年,哥德巴赫寫信給歐拉時,提出了:每個不小于6的偶數(shù)都是二個素數(shù)之和。例如,6=3+3。又如,24=11+13等等。有人對一個一個的偶數(shù)都進行了這樣的驗算,一直驗算到了三億三千萬之數(shù),都表明這是對的。但是更大的數(shù)目,更大更大的數(shù)目呢?猜想起來也該是對的。猜想應(yīng)當證明。要證明它卻很難很難。
整個十八世紀沒有人能證明它。
整個十九世紀也沒有能證明它。
到了二十世紀的二十年代,問題才開始有了點兒進展。
很早以前,人們就想證明,每一個大偶數(shù)是二個"素因子不太多的"數(shù)之和。他們想這樣子來設(shè)置包圍圈,想由此來逐步、逐步證明哥德巴赫這個命題一個素數(shù)加一個素數(shù)(1+1)是正確的。
一九二○年,挪威數(shù)學家布朗,用一種古老的篩法(這是研究數(shù)論的一種方法)證明了:每一個大偶數(shù)是二個"素因子都不超九個的"數(shù)之和。布朗證明了:九個素因子之積加九個素因子之積,(9+9),是正確的。這是用了篩法取得的成果。但這樣的包圍圈還很大,要逐步縮小之。果然,包圍圈逐步地縮小了。
一九二四年,數(shù)學家拉德馬哈爾證明了(7+7);一九三二年,數(shù)學家愛斯斯爾曼證明了(6+6);一九三八年,數(shù)學家布赫斯塔勃證明了(5+5);一九四○年,他又證明了(4+4)。一九五六年,數(shù)學家維諾格拉多夫證明了(3+3)。一九五八年,我國數(shù)學家王元又證明了(2+3)。包圍圈越來越小,越接近于(1+1)了。但是,以上所有證明都有一個弱點,就是其中的二個數(shù)沒有一個是可以肯定為素數(shù)的。
早在一九四八年,匈牙利數(shù)學家蘭恩易另外設(shè)置了一個包圍圈。開辟了另一戰(zhàn)場,想來證明:每個大偶數(shù)都是一個素數(shù)和一個"素因子都不超過六個的"數(shù)之和。他果然證明了(1+6)。
但是,以后又是十年沒有進展。
一九六二年,我國數(shù)學家、山東大學講師潘承洞證明了(1+5),前進了一步;同年,王元、潘承洞又證明了(1+4)。一九六五年,布赫斯塔勃、維諾格拉多夫和數(shù)學家龐皮艾黎都證明了(1+3)。
一九六六年五月,一顆璀璨的訊號彈升上了數(shù)學的天空,陳景潤在中國科學院的刊物《科學通報》第十七期上宣布他已經(jīng)證明了(1+2)。
自從陳景潤被選調(diào)到數(shù)學研究所以來,他的才智的蓓蕾一朵朵地爛熳開放了。在圓內(nèi)整點問題,球內(nèi)整點問題,華林問題,三維除數(shù)問題等等之上,他都改進了中外數(shù)學家的結(jié)果。單是這一些成果,他那貢獻就已經(jīng)很大了。
但當他已具備了充分依據(jù),他就以驚人的頑強毅力,來向哥德巴赫猜想挺進了。他廢寢忘食,晝夜不舍,潛心思考,探測精蘊,進行了大量的運算。一心一意地搞數(shù)學,搞得他發(fā)呆了。有一次,自己撞在樹上,還問是誰撞了他?他把全部心智和理性統(tǒng)通奉獻給這道難題的解題上了,他為此而付出了很高的代價。他的兩眼深深凹陷了。他的面頰帶上了肺結(jié)核的紅暈。喉頭炎嚴重,他咳嗽不停。腹脹、腹痛,難以忍受。有時已人事不知了,卻還記掛著數(shù)字和符號。他跋涉在數(shù)學的崎嶇山路,吃力地邁動步伐。在抽象思維的高原,他向陡峭的巉巖升登,降下又升登!善意的誤會飛入了他的眼簾。無知的嘲諷鉆進了他的耳道。他不屑一顧;他未予理睬。他沒有時間來分辯;他寧可含垢忍辱。餐霜飲雪,走上去一步就是一步!他氣喘不已;汗如雨下。時常感到他支持不下去了。但他還是攀登。用四肢,用指爪。真是艱苦卓絕!多少次上去了摔下來。就是鐵鞋,也早該踏破了。人們嘲笑他穿的鞋是破了的:硬是通風透氣不會得腳氣病的一雙鞋子。不知多少次發(fā)生了可怕的滑墜!幾乎粉身碎骨。他無法統(tǒng)計他失敗了多少次。他毫不氣餒。他總結(jié)失敗的教訓,把失敗接起來,焊上去,作登山用的尼龍繩子和金屬梯子。吃一塹,長一智。失敗一次,前進一步。失敗是成功之母;功由失敗堆壘而成。他越過了雪線,到達雪峰和現(xiàn)代冰川,更感缺氧的嚴重了。多少次堅冰封山,多少次雪崩掩埋!他就像那些征服珠穆朗瑪峰的英雄登山運動員,爬呵,爬呵,爬呵!而惡毒的誹謗,惡意的污蔑像變天的烏云和九級狂風。然而熱情的支持為他撥開云霧;愛護的陽光又溫暖了他。他向著目標,不屈不撓;繼續(xù)前進,繼續(xù)攀登。戰(zhàn)勝了第一臺階的難以登上的峻峭;出現(xiàn)在難上加難的第二臺階絕壁之前。他只知攀登,在千仞深淵之上;他只管攀登,在無限風光之間。一張又一張的運算稿紙,像漫天大雪似的飛舞,鋪滿了大地。數(shù)字、符號、引理、公式、邏輯、推理,積在樓板上,有三尺深。忽然化為膝下群山,雪蓮萬千。他終于登上了攀登頂峰的必由之路,登上了(1+2)的臺階。
他證明了這個命題,寫出了厚達二百多頁的長篇論文。
閔嗣鶴老師給他細心地閱讀了論文原稿。檢查了又檢查,核對了又核對�?隙耍淖C明是正確的,靠得住的。他給陳景潤說,去年人家證明(1+3)是用了大型的,高速的電子計算機。而你證明(1+2)卻完全靠你自己運算。難怪論文寫得長了。太長了,建議他加以簡化。
本文第一段最后一句說到的"文獻[10]"就是這時他以簡報形式,在《科學通報》上宣布的,但只提到了結(jié)果,尚未公布他的證明。他當時正修改他的長篇論文。就是在這個當口,突然陳景潤被卷入了政治革命的萬丈波瀾。
六
"文化大革命"開始了。中國發(fā)生了一場內(nèi)戰(zhàn),到處是有組織的激動,有領(lǐng)導的對戰(zhàn),有秩序的混亂,只見一個一個的場景,閃來閃去,風馳電掣,驚天動地。一臺一臺的戲劇,排演出來,喜怒哀樂,淋漓盡致;悲歡離合,動人心扉。一個一個的人物,登上場了。有的折戟沉沙,死有余辜;四大家族,紅樓一夢;有的曇花一現(xiàn),萎謝得好快呵。乃有青松翠柏,雖死猶生,重于泰山,浩氣長存!有的是國杰豪英,人杰地靈;干將莫邪,斤錘百煉;拂鐘無聲,削鐵如泥。一頁一頁的歷史寫出來了,大是大非,終于有了無私的公論�?隙�--否定--否定之否定�;瘖y不經(jīng)久要剝落;被誣的終究要昭雪。種子播下去,就有收獲的一天。播什么,收什么。 天文地理要審查;物理化學要審查。生物要審查;數(shù)學也要審查。陳景潤在"無產(chǎn)階級文化大革命"中受到了最嚴峻的考驗。老一輩的數(shù)學家受到了沖擊,連中年和年輕的也跑不了。莊嚴的科學院被騷擾了;熱騰騰的實驗室冷清清了。日夜的辯論;劇烈的爭吵。行動勝于語言;拳頭代替舌頭。"無產(chǎn)階級文化大革命"像一個篩子。什么都要在這篩子上過濾一下。它用的也是篩法。該篩掉的最后都要篩掉;不該篩掉的怎么也篩不掉。
曾經(jīng)有人強調(diào)了科學工作者要安心工作,鉆研學問,迷于專業(yè)。陳景潤又被認為是這種所謂資產(chǎn)階級科研路線的"安鉆迷"典型。確實他成天鉆研學問。不關(guān)心政治,是的,但也參加了歷次的政治運動。共產(chǎn)黨好,國民黨壞,這個樸素的道理他非常之分明。數(shù)學家的邏輯像鋼鐵一樣堅硬;他的立場站得穩(wěn)。他沒有犯過什么錯誤。在政治歷史上,陳景潤一身清白。他白得像一只仙鶴。鶴羽上,污點沾不上去。而鶴頂鮮紅;兩眼也是鮮紅的,這大約是他熬夜熬出來的。他曾下廠勞動,也曾用數(shù)學來為生產(chǎn)服務(wù),盡管他是從事于數(shù)論這一基礎(chǔ)理論科學的。但不關(guān)心政治,最后政治要來關(guān)心他。但是,能不能一推就把他推過敵我界線?能不能將他推進"專政隊"里去?盡量擺脫外界的干擾,以專心搞科研又有何罪?
善意的誤會,是容易糾正的。無知的嘲諷,也可以諒解的。批判一個數(shù)學家,多少總應(yīng)該知道一些數(shù)學的特點。否則,說出了糊涂話來自己還不知道。陳景潤被批判了。他被帽子工廠看中了:修正主義苗子,安鉆迷,白專道路典型,白癡,寄生蟲,剝削者。就有這樣的糊涂話:這個人,研究(1+2)的問題。他搞的是一套人們莫名其妙的數(shù)學。讓哥德巴赫猜想見鬼去吧�。�1+2)有什么了不起!1+2不等于3嗎?此人混進數(shù)學研究所,領(lǐng)了國家的工資,吃了人民的小米,研究什么1+2=3,什么玩藝兒?!偽科學!
說這話的人才像白癡呢!
并不懂得數(shù)學的人說出這樣的話,那是可以理解的,可是說這些話的人中間,有的明明是懂得數(shù)學,而且是知道哥德巴赫猜想這道世界名題的。那么,這就是惡意的誹謗了。權(quán)力使人昏迷了;派性叫人發(fā)狂了。
理解一個人是很難的。理解一個數(shù)學家也不容易。至于理解一個惡意的誹謗者卻很容易,并不困難。只是陳景潤發(fā)病了,他病重了。鋼鐵工廠也來光顧了。陳景潤聽著那些厭惡與侮辱他的,唾沫橫飛的,聽不清楚的言語。他茫然直視。他兩眼發(fā)黑,看不到什么了。他像發(fā)寒熱一樣顫抖。一陣陣刺痛的懷疑在他腦中旋轉(zhuǎn)。血痕印上他慘白的面頰。一塊青一塊黑,一種猝發(fā)的疾病臨到他的身上。他眩暈,他休克,一個倒栽蔥,從上空摔到地上。"資產(chǎn)階級認為最革命的事件,實際上卻是最反革命的事件。果實落到了資產(chǎn)階級腳下,但它不是從生命樹上落下來,而是從知善惡樹上落下來的。"(馬克思:《霧月十八日》--二)
七
臺風的中心是安靜的。
過了一段時間,不知是多少天多少月?"專政隊"的生活反倒平靜無事了。而旋卷在臺風里面的人卻焦灼著、奔忙著、謀劃著、叫嚷著、戰(zhàn)斗著,不吃不睡,狂熱地保護自己的派性,瘋狂地攻擊對方的派性。他們忙著打派仗,竟沒有時間來顧及他們的那些"專政"對象了。這時有一個老紅軍,主動出來擔當了看守他們的任務(wù)。實際是一個熱情的支持者,他保護了科學家們,還允許他們偷偷地看書。
待到工人宣傳隊進駐科學院各所以后,陳景潤被釋放了,可以回到他自己的小房間里去住了。不但可以讀書,也可以運算了。但是總有一些人不肯放過了他。每天,他們來敲敲門,來查查戶口,弄得他心驚肉跳,不得安身。有一次,帶來了克絲鉗子;存心不讓他看書,把他房間里的電燈鉸了下來,拿走了。還不夠,把開關(guān)拉線也剪斷了。
于是黑暗降臨他的心房。
但是他還得在黑暗中活下去呵,他買了一只煤油燈。又深怕煤油燈光外露,就在窗子上糊了報紙。他掙扎著生活,簡直不成樣子。對搞工作的,扣他們工資;搞打砸搶的,反而有補貼。過了這樣久心驚肉跳的生活,動輒得咎,他的神經(jīng)極度衰弱了。工作不能做,書又不敢讀。工宣隊來問:為什么要搞1+1=2以及1+2=3呢?他哭笑不得,張皇失措了。他語無倫次,不知道怎樣對師傅們解說才能解釋清楚。工人同志覺得這個人奇怪。但是他還是給他們解釋清楚了。這(1+1)(1+2)只是一個通俗化的說法,并不是日常所說的1+1和1+2。好像我們說一個人是紙老虎,并不就是老虎了。弄清楚了之后,工人師傅也生氣地說:那些人為什么要胡說?他們也熱情支持他,并保護他了。
"九一三"事件之后,大野心家已經(jīng)演完了他的角色,下場遺臭萬年去了。陳景潤聽到這個傳達之后,吃驚得說不出話來。這時,情況漸漸地好轉(zhuǎn)。可是他卻越加成了驚弓之鳥。激烈的階級斗爭使他無所適從。唯一的心靈安慰從來就是數(shù)學。他只好到數(shù)論的大高原上去隱居起來�,F(xiàn)在也允許他這樣做,繼續(xù)向數(shù)學求愛了。圖書館的研究員出身的管理員也是他的熱情支持者。事實證明,熱情的支持者,人數(shù)眾多。他們對他好,保護他。他被藏在一個小書庫的深深的角落里看書。由于這些研究員的堅持,數(shù)學研究所繼續(xù)訂購世界各國的文獻資料。這樣幾年,也沒有中斷過;這是有功勞的。他閱讀,他演算,他思考。情緒逐步地振作起來。但是健康狀況卻越加嚴重了。他從不說;他也不顧。他又投身于工作。白天在圖書館的小書庫一角,夜晚在煤油燈底下,他又在攀登,攀登,攀登了,他要找尋一條一步也不錯的最近的登山之途,又是最好走的路程。
敬愛的周總理,一直關(guān)心著科學院的工作,騰出手來排除幫派的干擾。半個月之前,有一位周大姐被任命為數(shù)學研究所的政治部主任。由解析數(shù)論、化數(shù)數(shù)論等學科組成的五學科室恢復了上下班的制度。還任命了支部書記,是個工農(nóng)出身的基層老干部,當過第二野戰(zhàn)軍政治部的政治干事。
到職以后,書記就到處找陳景潤。周大姐已經(jīng)把她所了解的情況告訴了他。但他找不到陳景潤。他不在辦公室里,辦公室里還沒有他的辦公桌。他已經(jīng)被人忘記掉了�?墒撬麄儠嗣�,會面在圖書館小書庫的一個安靜的角上。
剛過國慶,十月的陽光普照。書記還只穿一件襯衣,衰弱的陳景潤已經(jīng)穿上棉襖。
"李書記,謝謝你,"陳景潤說,他見人就謝。"很高興,"他說了一連串的很高興。他一見面就感到李書記可親。"很高興,李書記,我很高興,李書記,很高興。"
李書記問他,"下班以后,下午五點半好不好?我到你屋去看看你。"
陳景潤想了一想就答應(yīng)了,"好,那好,那我下午就在樓門口等你,要不你會找不到的。"
"不,你不要等我,"李書記說。"怎么會找不到呢?找得到的。完全用不到等的。"
但是陳景潤固執(zhí)地說,"我要等你,我在宿舍大樓門口等你。不然你找不到。你找不到我就不好了。"
果然下午他是在宿舍大樓門口等著的。他把李書記等到了,帶著他上了三樓,請進了一個小房間。小小房間,只有六平方米大小。這房間還缺了一只角。原來下面二樓是個鍋爐房。長方形的大煙囪從他的三樓房間中通過,切去了房間的六分之一。房間是刀把形的。顯然它的主人剛剛打掃過清理過這間房了。但還是不太整潔。窗子三槅,糊了報紙,糊得很嚴實。盡管秋天的陽光非常明麗,屋內(nèi)光線暗淡得很。紗窗之上,是羊尾巴似的卷起來的窗紗。窗上纏著繩子,關(guān)不嚴。蟲子可以飛出飛進。李書記沒有想到他住處這樣不好。他坐到床上,說:"你床上還挺干凈!"
"新買了床單。剛買來的床單,"陳景潤說。"你要來看看我。我特地去買了床單,"指著光亮雪白的蘭格子花紋的床單。"謝謝你,李書記,我很高興,很久很久了,沒有人來看望……看望過我了。"他說,聲音顫抖起來。這里面帶著淚音。霎時間李書記感到他被這聲音震撼起來。滿腔怒火燃燒。這個黨的工作者從來沒有這樣激動過。不象話;太不象話了!這房間里還沒有桌子。六平方米的小屋,竟然空如曠野。一捆捆的稿紙從屋角兩只麻袋中探頭探腦地露出臉來。只有四葉暖氣片的暖氣上放著一只飯盒。一堆藥瓶,兩只暖瓶。連一只矮凳子也沒有。怎么還有一只煤油燈?他發(fā)現(xiàn)了,原來房間里沒有電燈。"怎么?"他問,"沒有電燈?"
"不要燈,"他回答,"要燈不好。要燈麻煩。這棟大樓里,用電爐的人家很多。電線負荷太重,常常要檢查線路,一家家的都要查到。但是他們從來不查我。我沒有燈,也沒有電線。要燈不好,要燈添麻煩了,"說著他凄然一笑。
"可是你要做工作。沒有燈,你怎么做工作?說是你工作得很好。"
"哪里哪里。我就在煤油燈下工作;那,一樣工作。"
"桌子呢?你怎么沒有桌子?"
陳景潤隨手把新床單連同褥子一起翻了起來,露出了床板,指著說,"這不是?這樣也就可以工作了。"
李書記皺起了眉頭,咬牙切齒了。他心中想著:"唔,竟有這樣的事!在中關(guān)村,在科學院呢。糟蹋人呵,糟�?茖W!被糟蹋成了這個狀態(tài)。"一邊這樣想,一邊又指著羊尾巴似的窗紗問道,"你不用蚊帳?不怕蚊蟲咬?"
"晚上不開燈,蚊子不會進來。夏天我盡量不在房間里耽著�,F(xiàn)在蚊子少了。"
"給你燈,"李書記加重了語氣說,"接上線,再給你桌子,書架,好不好?"
"不好不好,不要不要,那不好,我不要,不……不……"
李書記回到機關(guān)。他找到了比他自己早到了才一個星期的辦公室老張主任。主任聽他說話后,認為這一切不可能,"瞎說!怎么會沒有燈呢?"李書記給他描繪了小房間的寂寞風光。那些身上長刺頭上長角的人把科學院攪得這樣!立刻找來了電工。電工馬上去裝燈。燈裝上了,開關(guān)線也接上了,一拉,燈亮了。陳景潤已經(jīng)俯伏在一張桌子之上,寫起來了。
光明回到陳景潤的心房。
八
�。ㄋ麑懼�,寫著)……
由(22)式及上式,當X很大時,有
由引理1,本引理得證 引理8.1,設(shè)X是大偶數(shù),則有
[引理8的一句話,讀作"設(shè)X.是一個大偶數(shù),則有奧米茄小于或等于3點9404xCx,除以括弧中的羅格X的平方!"請注意,這一公式是解決哥德巴赫猜想的(1+2)證明的主要關(guān)鍵。]
證:當X很大時,由引理5到引理7,我們有
(23)
又有:
何等動人的一頁又一頁篇頁!這些是人類思維的花朵。這些是空谷幽蘭、高寒杜鵑、老林中的人參、冰山上的雪蓮、絕頂上的靈芝、抽象思維的牡丹。這些數(shù)學的公式也是一種世界語言。學會這種語言就懂得它了。這里面貫穿著最嚴密的邏輯和自然辯證法。它是在探索太陽系、銀河系、河外系和宇宙的秘密,原子、電子、粒子、層子的奧妙中產(chǎn)生的。但是能升登到這樣高深的數(shù)學領(lǐng)域去的人,一般地說,并不很多。
且讓我們這樣稍稍窺視一下彼岸彼土。那里似有美麗多姿的白鶴在飛翔舞蹈。你看那玉羽雪白,雪白得不沾一點塵土;而鶴頂鮮紅,而且鶴眼也是鮮紅的。它躑躅徘徊,一飛千里。還有樂園鳥飛翔,有鸞鳳和鳴,姣妙、娟麗,變態(tài)無窮。在深邃的數(shù)學領(lǐng)域里,既散魂而蕩目,迷不知其所之。
閔嗣鶴老師卻能夠品味它,欣賞它,觀察它的崇高瑰麗。他當時說過,"陳景潤的工作,最近好極了。他已經(jīng)把哥德巴赫猜想的那篇論文寫出來了。我已經(jīng)看到了,寫得極好。"
"你的論文寫出了,"一位軍代表問陳景潤,"為什么不拿出來?"陳景潤回答他:"正做正做,沒有做完。"軍代表說,"希望你早日完成。"
室里的領(lǐng)導老田對李書記說,"可以動員動員他,讓他拿出來。但也不急。他不拿出來,自然有他的道理的。"
李書記問了問他,陳景潤說,"有人還在罵我,說我不交論文是因為現(xiàn)在沒有稿費了。說是恢復了稿費我就會交了。"李書記追了他一句,"誰這樣說你?"他回答,"你不要問了。謝謝你,你可別去問呵!問了我更麻煩了。沒有稿費,謝天謝地。我不要稿費。我壓根兒也沒有想到它。那個稿子我還在做。我確實沒有做完。"
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