从“勾股定理”讲到“费马定理”,数学家夏志宏抖音科普数学知识
“地方太小,写不下”,费马于1637年阅读一部古希腊著作时,在空白处写下了著名的“费马大定理”,却因写不下并未给出证明过程。此后,这一数学难题困扰了数学家们358年,直到1995年才被怀尔斯证明。12月3日,数学家夏志宏做客抖音《高山科学经典》,通过导读《费马大定理》一书,向网友科普“费马大定理”的诞生及证明过程中,以及发生在一代代数学家身上精彩而又有意义的故事。
夏志宏是高山书院的校董、数学家、天文学家、美国西北大学教授,创立南方科技大学数学系,并任首届系主任。1988年,年仅26岁的夏志宏在博士论文中解决了1897年提出的著名的庞勒维猜想。之后他又在动力系统领域做出了许多其他的重要贡献,成为动力系统和天体力学领域的领袖人物之一。
一些人听到数学时,可能会觉得紧张和枯燥。夏志宏在导读中提醒,《费马大定理》并不是一部数学书,没有任何复杂的公式。它是一部两千多年来人类探索数字之谜的纪实,是一部记录大量科学家故事的跨越四百年的侦探小说,也是人类自我挑战智力极限的辉煌案例,普通读者也可以轻松阅读。
夏志宏介绍,“费马大定理”的有关知识,最早可以追溯到我国周朝就有记录的“勾股定理”中,即三条长度为3、4、5的边可以构成一个直角三角形。之后古希腊数学家毕达哥拉斯及学派证明了直角三角形三条边满足a²+b²=c²,并证明了有无穷多这样的三角形。
“费马大定理”则是指,将一个立方数分成两个立方数之和,或一个四次幂分成两个四次幂之和,或者一般地将一个高于二次的幂分成两个同次幂之和,这是不可能的。即:不存在自然数a,b,c满足a^n+b^n=c^n(n>2,n∈Z)。这一定理首先由费马于1637年在古希腊著作《算术》的空白处写下,但并未给出证明过程,只是含混的说“关于此,我确信已发现了一种美妙的证法,可惜这里空白的地方太小,写不下。”这吊足了后代无数数学家的胃口,一吊就是300多年。
直到1995年,在一代代数学家的研究基础上,“费马大定理”终于被43岁的英国数学家安德鲁·怀尔斯证明。从夏志宏讲解可以了解到,“费马大定理”的证明过程远非仅仅是破解一道数学难题,其过程中诞生了大量数学理论,探索出了“椭圆曲线”与“模形式”之间的对应关系,意义重大。
导读还设有讨论环节,由高山书院2022级同学、个人投资者杨弈忻主持,数学家、美国密歇根大学教授季理真参与了讨论。三位嘉宾表示,之所以推荐《费马大定理》这部书,并不是鼓励同学们一味的去解答单独的数学难题,如参加奥数或数学竞赛等。“费马大定理”之所以成为一座数学上的“圣杯”,在于它不仅仅解决孤立问题,更需要数学的整体发展。
据了解,高山科学经典致力于邀请100位知名学者来做导读者、200位知名人士做嘉宾,共同解析科学名著,引领大众科学地阅读,增长对科学的兴趣,提升科学文化素养,让科学融入现代人的生活方式。节目于每周六晚20:00播出,网友可关注抖音账号@高山科学经典观看回放及预约。
近年来,越来越多院士、教授、科学家通过抖音,向公众科普科学知识。仅《高山科学经典》节目导读过的数学有关科普书就有《数学大师》《冯诺依曼传》等。据《2022抖音知识年度报告》显示:2022年,抖音知识类内容继续呈增长态势,发布数量增长35.4%,知识类创作者单月直播场次增长72.7%。越来越多不同领域的知识类创作者加入,满足用户多种知识获取需求。
(来源:新视线)