很多数学家都会说,他们正在致力于解决的课题是当今最重要的数学问题。但在这些尚未解决的问题中,有一个却显得卓尔不群,那就是著名的黎曼猜想。黎曼猜想自1859年由德国数学家弗里德里克 · 黎曼(Friedrich B. Riemann)提出以来,一直困惑着数学家。最近,随着数学家们开始以物理学的观点来思考这个问题,证明黎曼猜想的努力达到了新的高潮。
黎曼猜想是黎曼在数论领域(数论是研究整数的数学分支)的唯一涉足。它阐述了一些关于素数的深刻理论。像2,3,5和7那样除了1和它本身以外再没有别的因子的数,似乎在数轴上毫无规律地出现。欧几里德证明了素数的个数是无限的,但问题是,它们在哪儿?有什么定式或者规律告诉人们在数轴的哪里可以找到它们?
在黎曼猜想中,他提出了一个公式来描述素数的位置——它蕴含的一个平面点集对应于Zeta函数在复平面上的零点。提出,Zeta函数的根都在一条直线上,除了那些被数学家们称作“平凡零点”的根。之所以称这些点为“平凡零点”,是因为在这些点,他们关心的一切性质都是已知的。
但是,黎曼并不曾给出证明。
或许有一个方法,那就是证明这个猜想是错误的。多年来,数学家们已经使用了大型计算机计算来使这条线更长,并逐个检验这个无穷点列中的点是否还在同一条直线上。到目前为止,答案是肯定的。如明尼苏达州大学的安德鲁 · 奥德林克(Andrew Odlyzko)博士所发现的,得到的记录中第10到23,以及其它的200亿个零点都落在这条线上。
物理学领域之间包括了牛顿经典力学和量子力学的分界。在经典力学中,你可以知道一个物体在任何时刻的速度和位移;而在量子力学中,即使知道了物体的位置,你也无法得知它的速度,反之亦然。
物理学家们不禁问道:经典力学和量子力学之间又是什么样的领域?这个领域被证明包括了黎曼猜想的Zeta函数——处于能量较高的激发态的核子能级的不连续分布与zeta函数的零点分布有很多相似之处。这个交汇点使数学家们又多了一条可供探寻的途径,但纵观历史,证明黎曼假设的前景仍然不容乐观。