第A07版:太湖周刊

我的数论梦

  □项景德

  在市一中红楼读书时,我们班先后有过五位班主任,一政四数,我们班成了一中数研组的宠儿。自此,数学特别是数论,一直陪伴着我。费马大定理、哥德巴赫猜想、四色定理、比尔猜想的故事不断出现在我的生活中。

  数论即整数论,是研究整数性质和算术算法的一个数学分支。它是一门最古老而又最时尚的学科。有人对它不屑一顾,也有人将它奉为神明。日常生活中,大多数人会加减乘除乘方开方,但一道貌似简单的数论难题,足以使全世界的精英都跪伏于它面前。

  1965年暑假,无意中我翻到大哥的一本《数学通报》,其中的论文我一篇也看不懂。直到最后一页,一篇几百字的短文,倒是一字不落地看懂了。那是一篇关于费马大定理悬赏征解的文章。

  法国人费马是位律师,也是数学史上最伟大的业余数学家。1637年,费马阅读古希腊数学家丢番图的《算术》一书时,信手在书页空白处写下:“不可能把一个立方数分拆为两个立方数的和,或者将一个4次幂写成两个4次幂之和。总的来说,不可能将一个高于2次的幂写成两个同次幂的和。我已发现了一个绝妙的证明,但因为这里空白太小,写不下了。”

  从此,人类开启了数百年绞尽脑汁的求证苦旅。我也成为其中一个虔诚的追梦人。

  费马大定理的求证,是数论研究中最有故事的一个世界难题,也是我探索最久的一个难题。我国著名数学家华罗庚在他的《数论导引》一书中写道:“所可言者,只于2

  2007年9月,我国教育部、科技部、中科院和国家自然科学基金委联合开展“10000个科学难题”征集活动。我向征集办公室提交了一份数学难题:“方程X^3-Y^3=1,无正整数和正分数解,幂指数为大于3的自然数时,亦然。”这一命题来源于我早年对费马大定理的研究,是我用数论方法来证明费马大定理的关键步骤之一。我将该题命名为“无锡横山数学猜想”,同时将方程表述成W^3-H^3=1。WH是无锡横山(江苏省原子医学研究所所在地)的拼音首码,更是英文Why和How的缩写。所以,又叫“Why-How数学猜想”。W^3-H^3=1的求证,必将撩开费马大定理奇妙证明的层层迷雾。

  2008年1月27日,我在《无锡日报》发表了《费马大定理:历经400年的浴火重生》一文;同期还撰写了原创研究报告《一只会下金蛋的鹅》。后来,我托大哥把我的文章带到复旦大学数学系去联系沟通。系主任是大哥的大学同窗,他一脸不屑地说,费马大定理已经有人证明了,要么把哥德巴赫猜想的证明拿来!

  当时我已退休,离专业远了,离数论研究却近了。可惜,费马大定理的研究无人理会,哥德巴赫猜想的研究尚未启动。有一次我抱着牙牙学语的孙子大宝倾诉内心的苦闷和煎熬,他注视我的双眸特别清亮,仿佛在对我说,爷爷,您行!您一定行!我把大宝紧紧地抱进怀里。

  小孙子二宝比大宝小10岁。我在数论研究中的很多灵感,都迸发于我教他学认数的过程中。华罗庚认为小孩认数的飞跃发展进程,就是数学归纳的过程。数学是一切自然科学的基础,让孩子从小就对数学产生兴趣是一项科教兴国的战略任务。2021年,丘成桐先生建议,数学教育应该从娃娃抓起。这是中国原创科技要领先世界的关键。

  无锡市一中110周年校庆期间,我公示了一道数学题“奇偶数之秘”:“任何一个不小于14的偶数,至少可以写成一对素数之和,他们至少都可以写成两对素数之和吗?”例如,6=3+3(一对),8=3+5(一对),10=3+7、10=5+5(两对),12=5+7(一对),14=3+11、14=7+7(两对),16=3+13、16=5+11(两对),18=5+13、18=7+11(两对),20=3+17、20=7+13(两对)……

  难。此题很难!上半题是哥德巴赫猜想现代版(1+1)的证明,后半题则是两个(1+1)的证明,难上加难!但是中国从来就不缺数学人才。只要把大旗高高竖起,有朝一日,定有中国之少年攀顶成功。

  巧。此题甚巧!在科学研究中,很多难题的大门上挂着的不是一把锁,而是几把锁。这道题的设计,试图把人们惯性的一把锁思维拉向更多元的思考。光想应用筛法从(9+9),(8+8)……(1+3),(1+2)的苦战,固然可敬可叹,但如果此路不通呢?退一步,换个方向,才会海阔天空!

  面壁十余年,我已得到了此题绝妙的证明。但我已耄耋之年,无欲无求,故将题目和证明都留存在我的数论博物馆。同时将题目予以公示,留给我的大宝二宝及他们的同龄人去征战吧!

  2021年6月9日,我与妻子一起前往常州一处颐养中心走访体验。期间,我常常一个人坐在8号楼的门口拨弄手机。6月12日上午9时许,我偶然浏览到搜狐网的一篇文章《千万不要错过,这个“简单”的数学猜想也值一百万美元》。我细细读完全文,又搜索了美国数学学会官网,确认了这一向全世界悬赏征解的比尔猜想。比尔猜想的命题是:“如果,A^x+B^y=C^z,而且A,B,C,x,y,z都是正整数,且x,y,z都大于2,那么A,B,C肯定有共同的质因数。”比尔猜想看似简单,但该命题的完整证明难度是难以预测和想象的。我陷入了深深的沉思……

  在比尔猜想的研究中,我设计了一种新算法,暂将其叫作JD算法。那简直就是一座稀土矿,它可以派生出无数种稀奇古怪的算法来。这真是我始料未及的!

  数年前,我在网上建了一座“民间数论博物馆”,记录我半个多世纪以来的追梦足迹,希望它也能成为青少年的业余数字课堂、数论爱好者的理想之家。以数会友,不亦乐乎!