第244章 「至此，证明完成。」（1 / 2）
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肖宿独自一人站在偌大的讲台中央，黑暗中，数万双眼睛直直的盯著他。
此刻，所有的光都聚在了这个少年身上。
“大家好，我是肖宿。”
没有多余的寒暄，没有过渡，肖宿直接开始了。
他把话筒调了调高度，往预先准备的小黑板那边走了两步，拿起了一支粉笔。
“哥德巴赫猜想。”
他的声音很清晰，在安静的大厅里甚至出现了回声。
“任何一个大於2的偶数，都可以写成两个素数之和。”
他抬手执笔，在黑板上缓缓落下这行定义。
头顶巨幕实时同步画面，將少年清峻利落的字跡清晰的投射出来，在场的每一个人，都能看得一清二楚。
“这大概是数学史上最容易被理解、也最难被证明的命题。
一个人只要知道了什么是偶数和素数，就能明白这个猜想在说什么。
可是，自从1742年哥德巴赫在给欧拉的信里写下这个猜想开始，两百八十多年过去了，一代又一代的数学家为它耗尽了毕生心血，却始终没有人能够走到最后一步。”
“但今天，我想我们可以给它划上一个句號了。”
这话一出，原本安静的人群几乎同时倒吸了一口凉气。
太狂妄了。
可肖宿只是在表述一个事实而已。
“证明哥德巴赫猜想，核心是要解决素数的分布规律问题。
也就是说，我们要搞清楚素数在自然数里到底是怎么排列的。
它有没有一个隱藏的规律，让我们可以確信，任何一个足够大的偶数，都一定能拆成两个素数。”
他在黑板上画了一条横线，代表自然数，然后在上面零零散散地点了几个点，代表素数。
“素数在自然数中的分布，看起来是隨机的，2、3、5、7、11、13……
你没有办法用一个简单的公式预测下一个素数会出现在哪里。
但是，当数字大到一定程度，素数的分布会呈现出一种大尺度的统计规律。
这就是素数定理告诉我们的：不超过x的素数个数，大约是x除以lnx。”
他在黑板上写下了素数定理的近似表达式：πx/logx。
“这个规律很重要，但它不够精確。
要证明哥德巴赫猜想，我们需要的不是『大约』，而是『一定』。
我们需要一个工具，能够在自然数里把素数从合数中精確地筛出来，並且，还要保证筛完之后，剩下的素数足够多，多到能覆盖所有的偶数。”
“这个工具，就是筛法。”
“筛法的思路很简单。
如果你想找出一定范围內所有的素数，你可以先去掉所有能被2整除的数，再去掉所有能被3整除的数，以此类推。
筛到最后，剩下的就是素数。”
他转过身，在黑板上写下一个求和式。
“用数学语言表达，筛法的核心是对莫比乌斯函数μ的求和。
对任意给定的整数集合a，筛函数s表示a中所有素因子都大於z的元素个数。
用勒让德筛法，我们可以写出s等於∑_{d|p}μ|a_d|，其中p是所有不超过z的素数的乘积，a_d是a中能被d整除的子集。”
粉笔在黑板上快速移动。
“但问题在於，这个求和式里的误差项，当z增大的时候会迅速失控。
布朗在1920年提出了一个巧妙的修正，不直接用μ，而是用一对精心选取的上下界序列来逼近μ。
塞尔伯格进一步改进了这个方法，用二次型优化来极小化误差。
陈景润先生把这个技术推到了极致，证明了每个充分大的偶数都可以写成一个素数与一个不超过两个素因子的数之和。”
“但是，奇偶性问题始终是筛法迈不过去的坎。”
台下，黄建亚微微点了点头。
他研究了一辈子解析数论，太清楚陈景润那道坎有多难跨越了。
“奇偶性问题的本质是什么
用筛法估计一个集合中素数的个数时，筛法无法区分一个数有奇数个素因子还是有偶数个素因子。
换句话说，如果一个数恰好是两个不同素数的乘积，筛法会把它和真正的素数混在一起。
这个混淆，在哥德巴赫猜想这种需要精確区分『1+1』的问题上，是致命的。”
“所以，如果只用筛法，这个问题是无解的。”
肖宿顿了顿，拿起粉笔，在黑板的另一边画了一个圆。
“而另一个工具，圆法，走的是完全不同的路径。”
“圆法的核心思想是把离散的加法问题转化为连续空间里的积分。
设r为將偶数n写成两个素数之和的表法个数，那么根据圆法的基本恆等式，r可以表示为∫_01s2eda，其中s是指数和∑_{p≤n}e，e是e{2πix}。”
他在黑板上写下这个积分表达式。
“这个积分的巧妙之处在於，当a接近有理数a/q，也就是所谓的『主弧』区域时，s的行为可以用素数定理来精確估计。
而当a远离有理数，也就是『余弧』区域时，s的贡献很小。
如果我们能证明主弧上的积分主项足够大，而余弧上的积分小到完全可以忽略，那么哥德巴赫猜想就成立了。”
“维诺格拉多夫用这个方法证明了三素数定理，即每个充分大的奇数都可以写成三个素数之和。
但他的方法在偶数的情形下就失效了，因为偶数的哥德巴赫问题涉及的是两个素数的和，主项和余项的竞爭远比三素数的情形更加激烈。
所以余项估计的精度，必须控制到小o级別，而传统的方法在这个精度下会直接崩溃。”
他在圆的两端分別写下了“筛法”和“圆法”两个词。
“筛法擅长细节，但缺乏整体视野。
圆法擅长整体，但细节上不够精確。
这两种方法，各自都很强大，但各自又都有致命的短板。”