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費馬大定理-救了他的命
送交者: 天蓉 2024年08月30日14:45:21 於 [教育學術] 發送悄悄話

你聽過如此奇葩的故事嗎?對數學的迷戀竟然救了他一命!據說那天晚上,他認為一位數學家的證明過程中有一個小小的錯誤,於是,他激動而興奮,努力工作到天亮!為了證明自己的發現,他忘記了一切,甚至錯過了時間,忘記了自己原來精心構思的自殺計劃!

這位業餘數學愛好者迷戀的證明與費馬大定理有關。

你可能不知道費馬大定理,但你一定知道畢達哥拉斯定理,即中國人說的“勾三股四弦五”。其實,這兩個東西看起來就差那麼一點點:



費馬(fermat1601~1665)是律師,但對數學的貢獻令人矚目,因此被人們稱為業餘數學家之王。他留下許多數論有關的猜想,上次說了一個簡單的、被證偽了的“費馬數”猜想1

1995年之前,費馬最有名的猜想是“費馬最後猜想”,因為這個猜想在1995年被英國數學家安德魯·懷爾斯(Andrew John Wiles)及其學生理查·泰勒(Richard Taylor)證明了,所以,現在我們把它叫做“費馬最後定理”,或者“費馬大定理”2

它的關鍵部分正如圖中所示,看起來類似於我們叫“勾股定理”的那個公式!但是,用n替代了2,並且敘述的內容也完全不同,證明難度更是天壤之別。費馬大定理被描述如下:

當整數n>2時,關於x,y,z的不定方程:

沒有正整數解。

圍繞費馬大定理的故事多多。第一個故事廣為人知,是有關費馬猜測的來歷:費馬在讀丟番圖的《算術》一書時,在書的邊角上寫下了這個猜測,還宣稱他已找到一個精妙的證明而頁邊沒有足夠的空位寫下它。

無論如何,這個費馬沒寫出來的證明,忙乎了數學家們3個多世紀,幾乎所有有名氣的數學家都試圖證明它,但均以失敗告終,直到1995年的懷爾斯。懷爾斯一舉成名,為此而得了一大串獎項。其中有一個“沃爾夫斯凱爾獎”,這個獎項的設立人名叫沃爾夫斯凱爾,他就是傳說中那個為了數學證明錯過了自殺的年輕人。

沃爾夫斯凱爾是一位德國醫生,數學是他的業餘愛好。他為什麼要設立這個數學獎金呢?其原因有幾個版本,平庸的版本是說他的妻子太精明潑辣,他不想給她留下太多遺產,就通過設立獎項的名義把資產捐了出去。浪漫的版本要複雜一點,關聯着費馬大定理,關聯着科學、愛情、和死亡3

1880 年,沃爾夫斯凱爾剛得到醫生的職位,就患上了多發性硬化症,難以行醫。他學了3年數學,最終獲得了數學方面的特許資格(類似於博士學位)。他迷戀上了一位年輕女子,但她拒絕了他的追求,絕望之下,他決定在某天午夜鐘響之後用手槍射穿頭部自殺。

計劃好了,然後是百無聊賴的等待。腦袋裡想的卻是與費馬大定理有關的兩篇論文。

柯西(Cauchy17891857)是法國數學家,庫默爾(Kummer18101893)是德國數學家。兩位的年齡相差了20來歲,不過都同樣研究過費馬的猜想。柯西寫了篇論文,認為自己證明了費馬猜想,但庫默爾的論文卻給他潑了一瓢冷水,居然說柯西對大定理的證明存在根本缺陷。而現在呢,“螳螂捕蟬黃雀在後”,我們的主角沃爾夫斯凱爾卻又認為庫默爾的說法有毛病。於是,他全神貫注地試圖證明庫默爾是錯的!

到黎明時分,沃爾夫斯凱爾的工作完成了。就數學而言,我們如今難以判斷誰對誰錯,只知道費馬大定理仍然歸然不動,直到1995年!

不過,對沃爾夫斯凱爾而言,腦海中卻經歷了一場生死決戰。那晚原定的自殺時刻已經過去,他對生活的熱情被重新點燃!啊,原來數學是如此地令人着迷,顯然比某一個女人更有價值,更值得留戀。何況,沃爾夫斯凱爾生活富裕,有用不完的錢,還有銀行家父親留下的一大筆遺產。

於是,沃爾夫斯凱爾決定不再自殺,而以數學愛好為樂趣。並且,他後來重寫了遺囑,設立了一個10萬馬克的獎金,以此來資助和鼓勵解決費馬最後猜想的人,因為這個猜想“救了他的命”。

這就是沃爾夫斯凱爾獎的來源。1908年,根據沃爾夫斯凱爾的遺囑,他的代言人宣布:以10萬馬克作為獎金,獎給在他逝世後一百年內,第一個證明費馬大定理的人。10萬馬克在當時算是巨款了,吸引了不少人寄去“證明”。據說當年獎金的金額,應該合1997年的100萬英鎊。但在一戰之後,馬克大幅貶值,在1997年懷爾斯贏得該獎項得到這筆錢時,這個獎金已經下降到了3萬英鎊。當然,對懷爾斯來說,獎金多少已不重要,重要的是成功的歡樂和獲獎的榮譽。

英國編劇和小說家羅伯特·索羅古德,2006年寫了一部戲劇《抽象思維》,便是以沃爾夫斯凱爾的生平為藍本所著。

參考資料:

1】維基百科:費馬數,https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%B2%BB%E9%A6%AC%E6%95%B8

2維基百科:費馬大定理https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%B4%B9%E9%A9%AC%E5%A4%A7%E5%AE%9A%E7%90%86

3】維基百科:https://en.wikipedia.org/wiki/Paul_Wolfskehl



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