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前言

有人云:一个人的故事只是故事,一千个人的故事就是历史。此话若可当真,那么发生在几十年前的至今余温尚存的哥德巴赫猜想热,就是我国业余数学爱好者证明世界数学难题的一段数学史,尽管是数学野史。

作为该历史事件的万千名参与者之一,我愿自称“草根”、“菜鸟”,唯独对“民科”的称呼,不以为然。因为说到草根,毋庸讳言,无论中外,人数一般多而滥,且一向不招人待见,还一定都自以为是。而“以为然”的即便是专业人士,表面自持甚高,但其实腹中珠玑有限;且不论嘲讽非应有之义,他们里边能使用数学语言为草根解释常识性疑问的,窃以为至今一个也未曾见。

一、什么常识性的疑问?

1978 年 8 月 18 日《光明日报》刊登了王元的一篇文章,题目也叫《哥德巴赫猜想》。其中有一段话这么说:

我国数学家华罗庚早在 20 世纪 30 年代就开始研究这一问题,得到了很好的成果,他证明了对于“几乎所有”的偶数,猜想(1)都是对的。

当时,第一反应是具有冲击性的惊奇!怎么连华罗庚都已做过的数学题目也可以不算数?刹那间,下意识其实已做了反证:如果算数,何来徐迟的文章?

因此一心想知道为什么不算数?不算数的地方在哪里?草根、菜鸟能看懂吗?还有王元、陈景润作为华罗庚的学生,他们的证明哪怕至今还差一步,为什么凡是做过的又都可以算数的呢?

不久陆续读到了包括王连笑的科普书《从哥德巴赫猜想谈起》在内的一些文章,似乎知道了一个大概:

华罗庚在 1938 年,证明了命题(1)对几乎所有的偶数都成立。就是命 M x )表示不超过 x 而又不能表示成为两个素数之和的偶数(即非哥德很巴小赫数的,)用的极个限数来(表又示称,例就外可集以合写)为, 他证明了 M 。( x 也)不就很是大几,乎比所起有 x 的来偶数是都是哥德巴赫数。换句话说,使命题(1)成立的偶数出现的概率为 1。

经反复揣摩,毛病应该是在取极限的概率上。王元在 1958 年证明了:偶数=(2+3);1962 年又证明了:偶数=(1+4);一直到 1973 年陈景润证明了:偶数=(1+2)。老师把着关,当然不会重蹈自己的复辄,所以他们做过的都算数。

最初的强烈色彩虽已逐渐褪去,但更深的疑问,或者说更大的好奇,始终挥之不去:为什么就不能取极限?为什么就不能与概率沾边?可笑自已那时甚至还想到了“阴谋论”。

合乎情理的常识性疑问,长期无人作答,称为“缄默”。

王连笑他们没有明说,当然也不回答为什么。但无论如何,多亏读了他的书,令我有了早期的“免疫力”。

直到 2009 年读到了张景中的书《数学与哲学》,称“醍醐灌顶”也并不过分,实在是相见恨晚!尤其在读到书中第七章【是真的,但又不能证明】时,真的惊出了一身冷汗。

此乃平生第一次读到的不可思议的数学定理——哥德尔定理:“在包含了自然数的任一形式系统中,一定有这样的命题,它是真的,但不能被证明”。接着又说:“哥德尔定理表明,‘真’与‘可证’是两回事。从道理上想,倒也可以理解。比如哥德巴赫猜想……”。还有:哥德尔接着又证明了一个定理:“任何包含了自然数的形式系统,如果它是协调的,那么它的协调性不可能在系统之内得到证明”。

尽管仍未回答“为何不算数”的疑问,但真的像是开了一扇窗,令我大有所悟。由此引发的疑问是:

难道 1938 年的华罗庚会不知道 1931 年的“哥德尔定理”?

二、菜鸟的领悟?

根据哥德尔的第一定理,愚以为:其不算数的原因就在于证明中采用了 x →∞并取极限的数学运算。这就掉入了哥德尔定理的“陷阱”,即其指称的“包含了自然数的任一形式系统”。

虽然哥德尔定理并非针对哥德巴赫猜想,不过据说哥德尔本人确实说过与哥德巴赫猜想有关的话:

湖南科学技术出版社《不完备性》[美]丽贝卡·戈德斯坦著,唐璐译的一书,第 100 页:他(注:即哥德尔)一直等到总结讨论就快要结束的时候,然后在一句简短而直接的话里提到,有可能存在不可证但却为真的算术命题,此外他还证明(注:原文如此)了:

(假定古典数学具有[形式]一致性)甚至能举出按内容

[事实上]为真但在古典数学的形式系统中却又不可证命题

(也的确有像哥德巴赫和费马这种类型)的例子。

如若这种菜鸟级的领悟成立,就容易解释网上网下所发表的证明文章,为何极大多数都不算数。因为全国东西南北中的文章作者们,无论原创还是传统,几乎都不约而同地掉入了哥德尔定理所指称的“陷阱”。回过神来,在家中翻出秦正党所赠的《三证哥德巴赫猜想》共 50 页的小册子,在第40 页,也见到了使用极限运算来证明命题,所以也不能算数了。

我最早是在上海图书馆读到秦正党的书《试证哥德巴赫猜想》,很厚,中英文双语出版。主动联系后得知:他 1949 年毕业于上海交大航空系,毕生从事国家的航空事业,退休前后才落“草”为“根”。虽然他的论文较难看懂,但在我的心目中是一位值得敬重的前辈先行者。他最早以“立此存照”的方式走在众多草根前面,给了我坚持到底的信心。

后来从浦东图书馆还陆续读到过:唐国胜《用分层对应筛法对“哥德巴赫猜想”的证明》、乔鸿彬《正奇数为素数的判断方程——哥德巴赫猜想的证明》、陈礼《素数逐次排除法》等等。多数似懂非懂,但知道了“哥德尔定理”后,只要翻到后面看一看:有没有文字或符号,表示当某变量要趋于无穷大而取极限?如果有,就不算数了。可惜他们均中了哥德尔定理的“招”。

据王连笑说,源自古希腊数学家埃拉托色尼的筛法,它是先设定一个不大于 N 的自然数 n ,然后再对 n 进行讨论,那 x 肯定在 n 中。这才明白哥德尔定理奈何它不得的原因。如果令 x →∞并取极限那就不但与前面 x 限定小于 n 的这个设定相悖,而且概率论是研究或然性的数学模式,不适合证明数论命题。

上述菜鸟式的“自圆其说”未必精准,可我还想进而再问:这些频频“中招”的现象,难道是一个无迹可寻的谜吗?

不是。张景中在书中第六章【数是什么】,从数学史的角度作了令我信服的回答:“ 以希尔伯特为领袖的形式主义学派,对近代数学产生了最 大影响”。“希尔伯特的两个目标虽然落空,但是将数学形式化的基本思 想作为一种原则几乎被广泛接受”。

正因为此,1938 年的华罗庚不可能不受到“以希尔伯特为领袖的……最大影响”。其实一篇论文不算数,学术上是极平常的事情。大名鼎鼎的法国数学家柯西在 1857 年还曾代表法国科学院,承认自己 10 年前对费马大定理的证明不算数,尽管只是间接承认。

从 1938 年起过了四十年,对中国的广大草根而言,他们是在“将数学形式化的基本思想作为一种原则几乎被广泛接受”,而又在不知道哥德尔定理,或者在未与证明联系起来的情况下失败的,属高等级的错误,虽败犹荣也。

三、欲借“点猜想”,助草根之我张目:

所谓“点猜想”是一道平面几何题,从 1893 年后开始流传,四十多年后才被证明。据 1983 年上海教育出版社《计数》(黄国勋、李炯生著)一书介绍: 这件事表明,寻找一种优美的(可能看起来是简单的)解题技巧, 有时比掌握一种复杂的(甚至还是深奥的)数学工具更为困难。

同时窃以为,证明“点猜想”的就是草根。理由一:佚名;理由二:“只涉及极少数的数学”。此外,这位草根应该不是中国人,因为当时的中国,尚无适合草根生存的环境。而现今的中国,不但草根总体的素质不逊于他国,还有数量肯定是世界第一。

在我国这段历时至今的数学野史中,除了数学家张景中开哥德尔定理之窗,透进一缕纯数学的阳光,整个“后徐迟时代”的混沌局面并未有所改观。

据数学史上的“无限猴子定理”,个别草根能证明猜想是接近于零的小概率事件。但数量高居世界第一、成千上万个比猴子要聪明千百倍的草根,时间长达几十年的研究,难道绝无“靠谱”的个案之可能?难道“愚者千虑必有一得”之古训真可以不屑一顾?

在《数学与哲学》第 91 页,张景中说:

“于是我们希望证明它,发现一个共同的理由来说明它应当可以表为两个素数之和”。即“一个有限的统一证明”。

拙著《点列三章》正试图发现这个理由并给予证明。

又及,西蒙·辛格(外国科普作家)把数学论文中的错误,形象地分为:瑕疵、裂缝、裂口、大深沟、地狱五个等级。反躬自忖,全文瑕疵、裂缝在所难免;若有裂口、大深沟、地狱,最有可能依次出现在:第一章§5,第二章§3,第三章§4。交代已毕,谨望细察。

词曰:

奇数偶数自然数,质数就是素数。

哥德巴赫有猜想,二百七十年,至今未拿下。

殿堂学者差一步,凡夫俗子争抢。

如此尴尬不待讲。菜鸟留雁声,总比缄默强。 fgWT7gU4vzuM4UUnDVOFjICqEqXhSbBcdZPpd1gjI9pVzhypqmVS2wItmTRFqpR+

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