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【非趣味科普】费马大定理的前世今生

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IP属地:湖南1楼2014-04-13 14:05回复
    定理的提出:
    直接帅气地给出费马的原稿
    Cubem autem in duos cubos, aut quadratoquadratum in duos quadratoquadratos, et generaliter nullam in infinitum ultra quadratum potestatem in duos eiusdem nominis fas est dividere;
    不可能将一个立方数写成两个立方数之和;或者将一个四次幂与成两个四次幂之和;或者,一般地,不可能将一个高于2次的幂写成两个同样次幂的和。
    Cuius rei demonstrationem mirabilem sane detex hanc marginis exiguitas non caparet.
    对于该命题,我确信已发现一种奇妙的证明,可惜这里的空白太小,写不下。
    费马你这么叼你爹妈知道吗?你一句写不下折腾数学界折腾了几百年啊!


    IP属地:湖南3楼2014-04-13 14:08
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      费马大定理的历史背景:
      费马大定理,起源于两千多年前,挑战人类三个多世纪,多次震惊全世界,耗尽人类最杰出大脑的精力,也让千千万万业余者痴迷。
      古希腊,丢番图《算术》第II卷第八命题: “将一个平方数分为两个平方数” 即求方程x^2 + y^2 = z^2 的正整数解 。
      n=2时就是勾股定理的说!(也称毕达哥拉斯定理)


      IP属地:湖南4楼2014-04-13 14:08
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        n= 4的证明:
        v费马在给朋友的信中,曾经提及他已证明了 n = 4 的情况。但没有写出详细的证明步骤。1674 年,贝西在少量提示下,给出这个情形的证明v证明步骤主要使用了“无穷递降法”
        什么是无穷递降法呢?
        无穷递降法是证明方程无解的一种方法。其步骤为:假设方程有解,并设X为最小的解。从X推出一个更小的解Y。从而与X的最小性相矛盾。所以,方程无解。
        说白了就是最小值原理,有兴趣可以百度下哟~☆


        IP属地:湖南5楼2014-04-13 14:08
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          艰难前进:
          1)欧拉1770年提出n=3的证明
          欧拉的策略:证明某结论对于简单情形成立,再证明任何使情形复杂化的操作都将继续保持该结论的正确性。
          详细点说,就是若x^k + y^k = z^k 无正整数解,则x^mk + y^mk = z^mk 也无正整数解。
          欧拉:我太tm机智了!
          2)n = 5 的证明
          勒让德 Legendre (1752 - 1833)于1823 年,证明了 n = 5
          狄利克雷 Dirichlet (1805 - 1859)【哦草大名鼎鼎如雷贯耳】分别在1828 年,独立证明了 n = 5,在1832 年,解决了 n = 14 的情况。
          3)机智的援军来临!
          新的方向:
          索非▪热尔曼,法国数学家热尔曼素数:使2p + 1 为素数的那些素数p 热尔曼定理:当p和2p+1皆为素数时xp + yp = zp无整数解热尔曼初步完成了 n = 5的证明


          IP属地:湖南6楼2014-04-13 14:09
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            4)n=7
            拉梅 Gabriel Lamé (1795 - 1870)于1839年,证明了n = 7时的情况
            3月1日,拉梅宣布他已证明了“费马最后定理”:拉梅将x n+y n分解成(x+y)(x+z y)(x+z2y)…(x+zn-1y)其中z=cos(2p/n)+isin(2p/n),即方程 r n=1的复根如果x n+y n=z n ,那么拉梅认为每一个 (x+zk y)都会是n次幂乘以一个单位,从而可导出矛盾。
            你以为这样就玩坏了,不,搞定了费马大定理?
            你开什么民科玩笑!
            但是,拉梅的好基友刘维尔Liouville指出,拉梅的证明中有很大的漏洞,拉梅忽略了“唯一分解定理”的考虑。
            当时很多科学家都声称自己结局了费马大定理,不过他们都忽视了唯一分解定理,随意果断费马大定理“玩坏了”了他们啊!
            由此可见,我们玩民科,是一时的玩,哥猜这种级别的难题,是一辈子的玩【远目【点头
            ps:
            唯一分解定理:在一般的整数中,每一个合数都只可能被分解成一种“质因数连乘式”但在某些“复整数”中,情况未必相同。


            IP属地:湖南7楼2014-04-13 14:09
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              5)突破:
              德国数学家E·库莫尔1847年他证明了对于小于100的除了37,59和67这三个所谓非正则素数以外,费马大定理成立。为了重建唯一分解定理,库默尔在1844-1847年间创立了理想数理论。1857 年,库麦尔获巴黎科学院颁发奖金三千法郎
              希尔伯特对费马大定理的评价:
              “证明这种不可能性的尝试,提供了一个明显的例子,说明这样一个非常特殊、似乎不十分重要的问题会对科学产生怎样令人鼓舞的影响”。
              “费马猜想是一只会下金蛋的鸡”。
              6)坚挺的费马大定理:
              1941年,雷麦证明 当n〈 253747887时 ,“费马最后定理”的第一种情况成立:(n,xyz)=1。
              1977年,瓦格斯塔夫证明当 n < 125000 时,“费马最后定理”成立。
              尼玛坑爹啊,都过去三百年了啊
              再搞不出来民科要笑了啊,他们一拍脑袋就能证出来啊


              IP属地:湖南8楼2014-04-13 14:09
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                在黑夜中向着曙光前进:
                1983年德国数学家G.法尔廷斯证明:对于每一个大于2的指数n,方程xn+yn=zn 至多有有限多个解。 赢得1986年的菲尔兹奖。
                1988年,日本数学家宫冈洋一宣布以微分几何的角度,证明了“费马最后定理”! 不过,该证明后来被发现有重大而无法补救的缺陷,证明不成立!
                相应思想:
                朗兰兹纲领:寻找所有主要数学课题之间存在着的统一的连接的环链。
                在某个数学领域中无法解答的任何问题,可以被转换成另一个领域中相应的问题,而在那里有一整套新武器可以用来对付它。如果仍然难以找到解答,那么可以把问题再转换到另一个数学领域中,继续下去直到它被解决为止。
                决定性的一步:
                谷山—志村猜想)
                1954 年,志村五郎于东京大学结识谷山丰。
                之后,就开始了二人对“模形式”的研究。
                1955 年,谷山开始提出他的惊人猜想。
                1958 年,谷山突然自杀身亡。
                其后,志村继续谷山的研究,
                并提出以下猜想:
                谷山—志村猜想
                每一条椭圆曲线,都可以对应一个模形式。
                惯例这不是高潮,前戏而已
                1984 年秋,弗赖提出以下的观点:如果“费马最后定理”不成立,那么“谷山志村猜想”也是错的!
                再换句话说,如果“谷山志村猜想”正确,那么“费马最后定理”就必定成立!
                可惜的是弗赖在1984年的证明中出现了错误,他的结果未获承认。 因此只能称之为“猜想”
                兄弟你整错了?红豆泥大丈夫!有仆呢!
                美国数学家里贝特经过多番尝试后,终于在 1986 年的夏天成功地证得以下结果:
                如果“谷山志村猜想”对每一个半稳定椭圆曲线都成立,则费马最后定理成立。


                IP属地:湖南9楼2014-04-13 14:10
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                  噩梦到天堂:
                  噩梦开始!
                  演讲会过后,怀尔斯将长达二百多页的证明送给数论专家审阅v起初,只发现稿件中的有些细微的打印错误
                  但是同年 9 月,证明被发现出现了问题,尤其是“科利瓦金—弗莱契方法”,并未能对所有情况生效!
                  怀尔斯以为此问题很快便可以修正过来,但结果都失败!
                  怀尔斯已失败的传闻,不径而走。同年 12 月,怀尔斯发出了以下的一份电子邮件:
                  标题:费马状况
                  日期:1993年12月4日
                  对于我在谷山志村猜想和费马最后定理方面的种种推测,我要作一个简短的说明。在审查过程中,我们发现了许多问题,其中大部分已经解决,只剩一个问题仍然存在……。我相信不久后,我就能用在剑桥演讲中说明的概念解决它。基于尚有许多工作未能完成,所以目前不适宜发送预印本。……我将对这工作给出一个详细的说明。
                  安德鲁.怀尔斯
                  闭死关:
                  1994 年 1 月,怀尔斯重新研究他的证明。但到了同年 9 月,依然没有任何进展。
                  其间,不断有数学家要求怀尔斯公开他的计算方法。
                  更有人怀疑:既然过去都无法证明“费马最后定理”,到底现在又能否证实“谷山志村猜想”呢?
                  但在 9 月 19 日的早上,当怀尔斯打算放弃并作最后一次检视“科利瓦金—弗莱契方法”时,……
                  怀尔斯发现,只要配合使用“岩泽理论”,就可以解决目前的问题!
                  怀尔斯:坑爹呢,怎么没早发现!
                  1995年5月,怀尔斯长一百页的证明,在杂志《数学年鉴》中发表。
                  如果要问我对这波澜壮阔的证明史的感觉的话:
                  我看到了我的爱恋
                  我飞到她的身边
                  我捧出给她的礼物
                  那是一小块凝固的时间
                  时间上有美丽的条纹
                  摸出来像浅海的泥一样柔软
                  她把时间涂满全身
                  然后拉起我飞向存在的边缘
                  这是灵态的飞行
                  我们眼中的星星像幽灵
                  星星眼中的我们也像幽灵


                  IP属地:湖南11楼2014-04-13 14:11
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                    后话:
                    费马大定理只是千千万万个丢番图方程中的一个,其它许许多多丢番图问题并未解决,或者并没有彻底解决,而这些方程仍将成为数学继续前进的动力。
                    费马大定理引出的代数数论已经成为一门独立的前沿学科,它经历过代数数理论、类域论、局部理论、非阿贝尔理论,现在已汇入伟大的朗兰兹纲领的框架之中,与许多学科,如代数K理论,群表示等密切相关。另外,它的一些原始问题如类数的计算仍是令人头痛的事。
                    代数数论与代数几何已密不可分,特别是韦依猜想证明之后,这种关系越发密切,有一些统一的猜想,如贝林森猜想等正等待大手笔的解决。
                    代数曲线论仍有一些遗留问题,特别是椭圆曲线的三大猜想仍然迫在眉睫,但人们已经开始向代数曲线进军了。代数曲面问题很难,但是这条路肯定要走。
                    over!


                    IP属地:湖南12楼2014-04-13 14:11
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                      最后再提一句,很多民科觉得官科没学术创新,没贡献。但你要知道,贡献不是那么好做的,创新不是那么好创的。多少数学家一生就扑在费马大定理上了,他们没能完成最终证明就能否定他们的贡献吗?这样的想法显然是幼稚且可笑的。大部分民科口中的官科,他们的真正贡献在于知识的传承,而非像有的人一样,今天一个磁质论,明天一个离子论,“创新”过后就标榜自己没有被洗脑会独立思考。
                      学术的创新往往就如同战争一样,需要很多前人的积累,最后的勇士才能攻陷敌人的堡垒,而不是像有的大侠一样,左脚踩右脚右脚踩左脚,撑着金钟罩一记龟派气波就把敌军扫平。


                      IP属地:湖南14楼2014-04-13 14:12
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                        喜欢思考是好事,但要摆正心态:
                        1.你需要有足够的基础和知识积累。祖宗说过思而不学则惘,这话不是假的。不去积累知识就思考,只能是空想。就好比李三清一样,想的东西其实有点靠谱,但其实都是几百年前哲学家就提出过的。王飞那个托马斯进动算出来矛盾的两个值,人家告诉你是两个boost的群乘不是boost,你去了解过了吗?
                        2.不要以此为傲。你思考不是你认为别人接受洗脑并抬高自己的理由。事实上会这样想只是因为你的接触面太窄,一方面认为自己所思考的内容多么多么了不起,另一方面是不知道其实别人思考的东西比你要多得多。
                        3.敬畏。有事没事讽刺几句老爱骂几句霍金并不能让你显得更厉害更专业,挤破头皮想把老爱拉下马的人多了,你抱着这样的想法你永远是那批挤破头皮的人里的一员。
                        4.不要臆造。你认为【确实是正确的】和【你希望是正确的】并不是一个概念,坚持前一个,你或许不会有成果。但选择后一个,那一定不会有成果。


                        IP属地:湖南15楼2014-04-13 14:12
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                          @浪全马HX甲 @风尘遗梦 @纯_小_沫


                          IP属地:湖南16楼2014-04-13 14:21
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                            表示看的云里雾里得。。勉强看懂了。。


                            IP属地:重庆来自Android客户端18楼2014-04-13 14:58
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