说到世界七大数学难题,你会想到什么?我首先想到的是哥德巴赫猜想,但实际上哥德巴赫猜想并不是世界七大数学难题之一。今天我们就来盘点一下世界七大数学难题。
NP完全问题
一个周六的晚上,你参加了一个盛大的聚会。
尴尬之余,你想知道这个大厅里有没有你已经认识的人。
你的主人建议你一定要认识坐在靠近甜点盘角落里的罗丝小姐。
不用一秒钟,你就能扫一眼那里,发现你的主人是对的。
但是,如果没有这样的暗示,你就要环顾整个大厅,一个一个地审视每个人,看看有没有你认识的人。
生成问题的解决方案通常比验证给定的解决方案花费更多的时间。
这是这种普遍现象的一个例子。
同样,如果有人告诉你13,717,421这个数可以写成两个更小的数的乘积,你可能不知道该不该相信他,但是如果他告诉你这个数可以因式分解成3607乘以3803,那么你用袖珍计算器就可以很容易地验证这一点。
已经发现,所有完全多项式不确定性问题都可以转化为一类逻辑运算问题,称为可满足性问题。
既然这类问题所有可能的答案都可以在多项式时间内计算出来,那么人们就在想,这类问题是否有确定性的算法,可以在多项式时间内直接计算或搜索出正确答案?这就是著名的NP=P吗?猜猜看。
无论我们在编程方面是否聪明,确定一个答案是否可以通过内部知识快速验证,或者在没有这种提示的情况下是否需要花费大量时间求解,这被视为逻辑和计算机科学中最突出的问题之一。
是史蒂文 middot柯克在1971年发表声明。
霍奇猜想
20世纪的数学家们找到了一种研究复杂物体形状的有力方法。
基本思想是问我们在多大程度上可以通过将尺寸不断增加的简单几何积木粘合在一起来形成给定物体的形状。
这项技术已经变得非常有用,可以用许多不同的方式来推广;最后,它导致一些强大的工具,使数学家能够在分类他们在研究中遇到的各种对象方面取得巨大进展。
可惜在这次推广中,节目的几何起点变得模糊了。
某种意义上,必须增加一些没有任何几何解释的部分。
Hodge猜想断言,对于空之间特别完美的一类所谓射影代数簇,称为Hodge闭链的分支实际上是称为代数闭链的几何分支的(有理线性)组合。
庞加莱猜测
如果我们在苹果表面拉伸橡皮筋,那么我们可以让它慢慢移动,收缩到一个点,而不会折断它或离开表面。
另一方面,如果我们想象同样的橡皮筋在一个轮胎胎面上以适当的方向拉伸,没有办法在不破坏橡皮筋或轮胎胎面的情况下将其收缩到一个点。
我们说苹果的表面是“单连通”的,轮胎胎面不是。
大约一百年前,庞加莱就已经知道二维球面在本质上可以用单连通来表征。他提出了三维球面(四维中距离原点单位距离的所有点空)的对应问题。
这个问题立刻变得异常困难,从此数学家们一直为之奋斗。
2002年11月至2003年7月间,俄罗斯数学家格里戈里 middot佩雷尔曼发表了三篇论文的预印本,并声称已经证明了几何猜想。
2006年8月,第25届国际数学家大会授予佩雷尔曼·菲尔兹奖。
数学界最终确认佩雷尔曼的证明解决了庞加莱猜想。
黎曼假设
某些数具有特殊性质,不能表示为两个较小数的乘积,例如2,3,5,7 hellip hellip等一下。
这样的数叫做质数;它们在纯数学及其应用中起着重要的作用。
在所有自然数中,素数的这种分布不遵循任何规律;然而,德国数学家黎曼(1826~1866)观察到,素数的频率与一个精心构造的所谓黎曼ζ函数z(s)的行为密切相关。
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。
这已经在前15亿个解决方案中得到验证。
证明它适用于每一个有意义的解,将会揭开围绕素数分布的许多谜团。
杨-米尔斯理论
量子物理定律是以经典力学的牛顿定律应用于宏观世界的方式,为基本粒子世界建立的。
大约半个世纪前,杨振宁和米尔斯发现量子物理学揭示了基本粒子物理学和几何对象数学之间的非凡关系。
基于Young-Mills方程的预言已经在世界各地实验室进行的以下高能实验中得到证实:布罗克海文、斯坦福、CERN和筑波。
然而,他们的方程没有已知的解,这个方程描述了重粒子并且在数学上是严格的。
特别是,它已经被大多数物理学家证实,并且在他们关于<夸克>的工作中发现,解释了“质量差quot”假设的不可见性,这一假设从未在数学上得到令人满意的证实。
要在这个问题上取得进展,需要在物理学和数学中引入基本的新概念。
纳维尔-斯托克斯方程
起伏的波浪跟随我们的船在湖上蜿蜒前行,汹涌的气流跟随我们现代喷气式飞机的飞行。
数学家和物理学家确信,微风和湍流都可以通过理解纳维尔-斯托克斯方程的解来解释和预测。
虽然这些方程写于19世纪,但我们对它们的了解仍然很少。
挑战是在数学理论上取得实质性进展,这样我们才能解开纳维尔-斯托克斯方程中隐藏的谜团。
BSD猜想
数学家们总是着迷于x ^ 2+y ^ 2 = z ^ 2等代数方程的所有整数解的刻画。
欧几里德曾经给出了这个方程的完整解,但是对于更复杂的方程就变得异常困难。
事实上,正如马蒂亚塞维奇指出的,希尔伯特第10个问题是无解的,即没有一个通用的方法来确定这样的方法是否有整数解。
当解是一个阿贝尔簇的点时,Behr和Sveneton-Dale猜想认为有理点集的大小与一个相关的Zeta函数z(s)在点s=1附近的行为有关。
特别是这个有趣的猜想认为,如果z(1)等于0,则有无穷多个有理点(解)。相反,如果z(1)不等于0,则只有有限个这样的点。
数学在我们的生活中处处体现,而且还在发展,但也有一些难题等待解决!