數(shù)學(xué)世界充滿了無法觸及的角落,,那里存在著許許多多無法解決的問題。現(xiàn)在,,又一個(gè)角落被照亮了,。
1900 年,著名數(shù)學(xué)家大衛(wèi)?希爾伯特(David Hilbert)公布了一份清單,,其中包含 23 個(gè)關(guān)鍵問題,,并希望以此指導(dǎo)下個(gè)世紀(jì)的數(shù)學(xué)研究。他的問題不僅為數(shù)學(xué)領(lǐng)域提供了路線圖,,還反映了一個(gè)更雄心勃勃的愿景 —— 建立一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),,使得所有數(shù)學(xué)真理都可以基于此推理出來。
這個(gè)愿景很宏大,,而其中的一大關(guān)鍵是假定數(shù)學(xué)是「完備的(complete)」,。也就是說,所有數(shù)學(xué)陳述都應(yīng)該可以被證明為真或假,。
1930 年代,,庫爾特?哥德爾(Kurt G?del)證明這是不可能的:在任何數(shù)學(xué)系統(tǒng)中,都有既不能證明也不能證偽的陳述,。幾年后,,艾倫?圖靈(Alan Turing)等人基于他的工作,表明數(shù)學(xué)充斥著「不可判定(undecidable)」的陳述——即任何計(jì)算機(jī)算法都無法解決的問題,。
這些結(jié)果表明,,證明和計(jì)算的能力存在一些根本性限制。有些數(shù)學(xué)根本無法被人知曉,。
希爾伯特的夢想破滅了,。但它的碎片依舊繼續(xù)存在著。他曾提出的那些問題仍會(huì)讓人想起他的愿景,,使「完備數(shù)學(xué)」的理念可在更狹窄的語境下生存,。
在這些問題中,第十問題是最主要的一個(gè),,其與丟番圖方程(又稱不定方程)有關(guān),。丟番圖方程是指有整數(shù)系數(shù)的多項(xiàng)式,,例如x2+y2=5。我們很熟悉這些方程,,而它們也是數(shù)學(xué)領(lǐng)域最核心的研究對象之一,。幾千年來,數(shù)學(xué)家一直在尋找它們的整數(shù)解,。例如,,在這個(gè)例子中,一個(gè)解是x=1,,y=2(因?yàn)?2+22=5),。另一個(gè)是x=2,y=?1,。
大衛(wèi)?希爾伯特
x2+y2=3等許多丟番圖方程卻可能沒有任何整數(shù)解,。希爾伯特的第十問題是:是否總是可以判斷給定的丟番圖方程是否有整數(shù)解。
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