黎曼假设

有些数具有不能表示为两个更小的数的乘积的特殊性质，例如，2,3,5,7,等等。这样的数称为素数；它们在纯数学及其应用中都起着重要作用。在所有自然数中，这种素数的分布并不遵循任何有规则的模式；然而，德国数学家黎曼(1826~1866)观察到，素数的频率紧密相关于一个精心构造的所谓黎曼蔡塔函数z(s$的性态。著名的黎曼假设断言，方程z(s)=0的所有有意义的解都在一条直线上。这点已经对于开始的1,500,000,000个解验证过。证明它对于每一个有意义的解都成立将为围绕素数分布的许多奥秘带来光明。 这是1859年由德国大数学家黎曼提出的几个猜想之一，而其他猜想均已证明。这个猜想是指黎曼 函数： 的非平凡零点都在 的直线上。 在数学中我们碰到过许多函数，最常见的是多项式和三角函数。多项式 的零点也就是代数方程 =0的根。根据代数基本定理，ｎ次代数方程有ｎ个根，它们可以是实根也可以是复根。因此，多项式函数有两种表示方法，即 当s为大于1的实数时， 为收敛的无穷级数，欧拉仿照多项式情形把它表示为乘积的情形，这时是无穷乘积，而且也不是零点的形式： 但是，这样的 用处不大，黎曼把它开拓到整个复数平面，成为复变量s就包含非常多的信息。正如多项式的情形一样，函数的信息大部分包含在其零点的信息当中，因此， 的零点就成为大家关心的头等大事。 有两类零点，一类是s=-2，-4，…-2n，…时的实零点，称为平凡零点；一类是复零点。黎曼假设就是讲，这些复零点的实部都是，也就是所有复零点都在 这条直线（后称为临界线）上。 这个看起来简单的问题并不容易。从历史上看，求多项式的的零点特别是求代数方程的复根都不是简单的问题。一个特殊函数的零点也不太容易找到。在85年前，哈代首先证明这条临界线上有无穷多个零点。10年前我们知道有2/5的复零点都在这条线上，而且这条线外至今也没有发现复零点，因此，黎曼假设是对是错还在未定之中。 这个简单的特殊函数在数学上有重大意义，正因为如此，黎曼假设总是被当成数一数二的重要假设。在这个假设上稍有突破，就有不少重大成果。200年前高斯提出的素数定理就是在100年前由于黎曼假设的一个重大突破而证明的。当时只是证明复零点都在临界线附近，如果黎曼假设被完全证明，整个解析数论将取得全面进展。 更重要的是，在代数数论、代数几何、微分几何、动力系统理论等学科中都引入各种 函数和它们的推广L函数，它们各有相应的“黎曼假设”，其中有的黎曼假设已经得到证明，使得该分支获得突破性的进展。可以设想，黎曼假设及其各种推广是21世纪的中心的问题之一。