我們知道,x+y=z是一個(gè)三元一次不定方程,它的正整數(shù)解有無(wú)窮多個(gè).x2+y2=z2是一個(gè)三元二次不定方程,它的正整數(shù)解也有無(wú)窮多個(gè).同學(xué)們?cè)诔踔衅矫鎺缀沃袑W(xué)過(guò)勾股定理,根據(jù)這個(gè)定理,直角三角形三條邊的長(zhǎng)就滿足這個(gè)方程.有人必然要問(wèn):x3+y3=z3、x4+y4=z4有沒(méi)有正整數(shù)解呢?一般地說(shuō)來(lái),xn+yn=zn(n是大于2的整數(shù))有沒(méi)有正整數(shù)解呢?最早提出這個(gè)問(wèn)題的是法國(guó)數(shù)學(xué)家費(fèi)爾馬(Fermat,1601~1665).
公元1637年,費(fèi)爾馬經(jīng)過(guò)反復(fù)研究,提出了如下的結(jié)論:對(duì)于方程xn+yn=zn,其中n是大于2的整數(shù),不存在正整數(shù)解.這個(gè)結(jié)論被人們稱為“費(fèi)爾馬大定理”.之所以稱為“定理”,是因?yàn)楫?dāng)時(shí)費(fèi)爾馬聲稱,他已能證明這個(gè)結(jié)論.他在一本書的空白處以批注的形式寫道:“我已經(jīng)找到了這個(gè)令人驚異的證明,但是書頁(yè)太窄了,無(wú)法把它寫出來(lái).”可是,人們此后找遍費(fèi)爾馬的著作,并未能找到批注中所講的“證明”.
為了解開(kāi)這個(gè)批注之謎,數(shù)學(xué)家和業(yè)余數(shù)學(xué)愛(ài)好者紛紛開(kāi)展了對(duì)這一問(wèn)題的研究.可是,問(wèn)題研究了一百多年都沒(méi)有得到解決.公元1850年、1853年,法蘭西科學(xué)院兩度以二千法郎的獎(jiǎng)金懸賞征解,但都失望了.1908年,德國(guó)哥廷根科學(xué)院又以十萬(wàn)馬克巨金懸賞,征求費(fèi)爾馬大定理的“謎底”.
科學(xué)發(fā)現(xiàn)的榮譽(yù),高額的懸賞,引得大批業(yè)余數(shù)學(xué)愛(ài)好者對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行研究,不少人還聲稱得到了“證明”,但經(jīng)過(guò)權(quán)威數(shù)學(xué)家的“審查”,這些“證明”均一一被否定.哥廷根科學(xué)院不堪審稿的煩擾,一方面把獎(jiǎng)金降為七萬(wàn)五千馬克,另一方面又以僅接受公開(kāi)發(fā)表的文章為由,打發(fā)了一大批“證明”者.但這樣做的結(jié)果又產(chǎn)生了副作用:社會(huì)上又出現(xiàn)了成千種公開(kāi)發(fā)行的所謂“費(fèi)爾馬大定理證明”的小冊(cè)子,以及上萬(wàn)篇同樣性質(zhì)的文章.當(dāng)然,這只是“費(fèi)爾馬大定理”證明歷史長(zhǎng)河中的一股支流,應(yīng)該充分肯定的還是長(zhǎng)期以來(lái)一些優(yōu)秀數(shù)學(xué)家所作出的努力和獲得的成果:
歐拉(Euler)證明了n=3,4的情況;
1823年,法國(guó)數(shù)學(xué)家勒讓得證明了n=5的情形;
1840年,法國(guó)數(shù)學(xué)家拉梅和勒貝格證明了n=7的情形;
1849年,德國(guó)數(shù)學(xué)家?guī)炷瑺栕C明了n=3~100(37、59、67除外)的情形,但其中有錯(cuò)誤;
1976年,美國(guó)數(shù)學(xué)家證明了2 當(dāng)然,以上這些數(shù)還包括它們的倍數(shù)在內(nèi).1983年,前聯(lián)邦德國(guó)烏珀塔爾大學(xué)29歲的講師法爾廷斯(Falitings)證明了數(shù)學(xué)中的“莫德?tīng)柌孪搿?這個(gè)猜想的一個(gè)直接推論是,對(duì)任何固定的正整數(shù)n(n>3),xn+yn=zn至多只有有限多組互素的正整數(shù)解. 接著,希思-布郎又證明了,對(duì)“幾乎所有”的n,費(fèi)爾馬大定理都是成立的. 1988年3月10日,美國(guó)《波士頓環(huán)報(bào)》報(bào)導(dǎo),日本數(shù)學(xué)家宮岡在前聯(lián)邦德國(guó)一數(shù)學(xué)研究所證明了費(fèi)爾馬大定理.可是時(shí)隔僅一個(gè)月,美國(guó)《科學(xué)新聞》及其它一些報(bào)刊報(bào)導(dǎo),著名數(shù)學(xué)家們?cè)跈z驗(yàn)了宮岡的手稿后說(shuō),證明在細(xì)節(jié)上是有問(wèn)題的. 1993年6月23日,一個(gè)令人震驚的消息在全球傳開(kāi)了——350年來(lái)懸而未決的費(fèi)爾馬大定理終于被40歲的英國(guó)數(shù)學(xué)家安德魯·懷爾斯所解決. 懷爾斯現(xiàn)在美國(guó)普林斯頓大學(xué)工作,他是一位具有世界水平的數(shù)論專家.1993年6月21日~23日,他在故鄉(xiāng)英國(guó)的劍橋大學(xué)艾薩克·牛頓數(shù)學(xué)研究所一連三天以“模形式的橢圓曲線和伽羅瓦表示”為題進(jìn)行演講.開(kāi)始,誰(shuí)也看不出他有討論費(fèi)爾馬大定理的意圖.最后那天,在演講的結(jié)尾部分,懷爾斯總結(jié)說(shuō),他證明了由日本學(xué)者谷山豐提出的一個(gè)猜想.在場(chǎng)的專家們立刻意識(shí)到,這意味著:懷爾斯已經(jīng)證明了費(fèi)爾馬大定理. 人們紛紛舉起相機(jī),搶拍下這一歷史的鏡頭.接著是一片經(jīng)久不息的掌聲.成千上萬(wàn)的祝賀電話、郵件像雪片似地飛來(lái),世界各大報(bào)紙競(jìng)相報(bào)導(dǎo)這一消息. 現(xiàn)在看來(lái),費(fèi)爾馬當(dāng)初的“批注”,如果不是開(kāi)玩笑的話,那么,他的“證明”一定是有問(wèn)題的.因?yàn)閮H用當(dāng)時(shí)的數(shù)學(xué)知識(shí),是根本無(wú)法證明這個(gè)定理的.不過(guò),開(kāi)玩笑也好,犯錯(cuò)誤也好,費(fèi)爾馬的“批注”畢竟建立了歷史的功勛,因?yàn)樗淀懥斯タ速M(fèi)爾馬大定理的進(jìn)軍號(hào). (江西 張文華 薦)
語(yǔ)數(shù)外學(xué)習(xí)·上旬2013年8期