费马大定理是什么?

一个持续了300多年的猜想,一个被称为定理的未被证明的猜想,一个让无数数学家费尽心机去证明的猜想,一个给数学界带来无限好处的猜想——费马大定理——终于在1995年被当代数学家怀尔斯正式解决,这也为这个困扰数学家多年的问题画上了句号。

一切也要从众所周知的勾股定理说起。2000多年前,古希腊数学家毕达哥拉斯发现,任意直角三角形的两条邻边的平方和等于斜边的平方,即x2+y2=z2,其中X和Y为邻边的长度,Z为斜边的长度。这个定理相信初中水平的同学都知道,我们发现一些直角三角形的三边长可以是整数,比如(3,4,5)和(5,655)。

皮耶·德·费玛是17世纪的数学家,对数学做出了许多贡献,其中他对数论尤其感兴趣。在他的古籍拉丁文译本中,有一本希腊数学家丢番图写的《算术》。他用拉丁文写了关于1637附近的勾股定理的证明这本书:

另一方面,一个数的立方不能表示为两个立方之和,一个四次数也不能表示为两个四次数之和;或者更一般的,除了平方,一个n次方数不能表示为两个n次方数之和(xn+yn=zn)。我为这个命题找到了一个精彩的证明,但是这里没有足够的篇幅让我写下来。」

这就是著名的“旁注”。因为费马声称证明的大部分定理也是可以证明的,所以这个笔记的内容也是被看重的,尤其是他所谓的“非常奇妙的证明”更是耐人寻味。19世纪初,费马提到的其他定理都被一一证明或证伪,只剩下这个看似简单的?该说法尚未最终确定,故称费马大定理或费马大定理。

300多年来,成千上万的数学家试图证明或否定费马大定理,但大多数证据表明它是正确的。一些伟大的数学家,如莱昂哈德·欧拉、卡尔·弗雷德里克·高斯、格特弗里德·威廉·莱布尼茨等也曾试图证明,但他只限于少数几个数,甚至费马本人也用他的无穷下降法证明了n=4时费马大定理是正确的,直到19世纪,库默(1980-1980)诞生。在100,费马大定理是正确的。到了二十世纪,数学家们已经把n的值推到了4100万,但他们从未触及问题的核心——对于所有的整数n >;没错。直到1983,格尔德·法尔廷斯证明了对于n & gt3.不定方程xn+yn=zn最多只有有限几个整数解,也算是一个突破。

1993年,从小就对费马大定理感兴趣的数学家怀尔斯,苦练七年攻克了费马大定理这个一直被认为不可证明的关键。6月,他在母校剑桥大学牛顿爵士数学科学研究中心发表了自己的研究成果,宣布了费马大定理的终结。可惜不是句号,而是休止符。同年8月,怀尔斯的证明被发现了一个致命的漏洞,这让怀尔斯伤心地回到了他奋斗了7年的书房。一年后,正当怀尔斯想要放弃的时候,他看着面前的纸,苦苦思索了近二十分钟。他实际上找到了自己错误的原因,并明白如何解决,正如他所描述的:

“这是我职业生涯中最重要的时刻。突然,出乎意料地,我似乎瞥见了这个秘密。没有什么比这更美的了。它是如此的简单精致,我只能难以置信地看着它……”

最后,在1995出版的《数学年鉴》中,怀尔斯的论文通过了严格的审查,向全世界公布,正式终结了费马大定理。

费马大定理是一个非常简单易懂的命题,在过去的300年里引起了大量的讨论。曾经有一个富人愿意花10万马克来寻求解决方案。当然,费马大定理的价值是不能用十万分来衡量的,它推动了数学的发展。在研究它的过程中,许多新的数学分支和新的工具被发明和推广(如代数数论),其中一些成为专门的学科,给数学增添了许多活力,这也是使它成为一个好问题的因素。至于费马在“旁注”中写的“精彩证明”,那将是费马大定理留下的最后一个谜团!