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文檔簡介

1、有關(guān)哥德巴赫猜想的幾篇文章匯總及兼論孿生素數(shù)猜想的一并解決 沈衛(wèi)國 這里是多年前幾篇有關(guān)哥德巴赫猜想問題的文章匯總。有比較正式的也有非正式的評論,有正規(guī)發(fā)表的也有不是的。此次做了些許補充、刪改。比較重要的是提出其實改變奇數(shù)對的選取方式,我們可以順帶證明孿生素數(shù)猜想問題。其實它與哥猜是同一個問題的兩個方面。同時提出用計算機來初步驗證此思路的正確與否。編程總比論證容易,更何況思路都在這里了。 一、 強哥德巴赫猜想的證明 哥德巴赫猜想的表述早已為人所知,此處不再重復(fù)。但哥氏猜想并未就構(gòu)成任一偶數(shù)的素數(shù)對的個數(shù)作任何陳述。換言之,任一偶數(shù)只要有一個素數(shù)對,哥氏猜想即成立。此文將證明,滿足哥氏猜想的素數(shù)

2、對存在下限,并且此下限隨偶數(shù)N的增大而以固定規(guī)律(依賴于)增大。這是一個比傳統(tǒng)哥德巴赫猜想強的命題。為區(qū)別于傳統(tǒng)意義的哥氏猜想,特稱其為“強哥德巴赫猜想”。以下就此問題進行具體的分析。由偶數(shù)的定義可知,任一偶數(shù)都是一個自然數(shù)與2的乘積。此時該自然數(shù)的認為是所給偶數(shù)的“中點”。其中又分為如下幾種情況:那個自然數(shù)(中點)是素數(shù),如7、11、13、19等;那個自然數(shù)(中點)是非素奇數(shù),也就是包含素數(shù)因子的奇數(shù),如9、15等;那個自然數(shù)(中點)是包含素數(shù)因子的偶數(shù),也就是同時包含偶數(shù)因子,如18、22等;那個自然數(shù)(中點)是沒有素數(shù)因子的偶數(shù),也就是形如2的數(shù),其中n是任意自然數(shù),如16、32、64等

3、。情況1,根本無需證明。兩個該素數(shù)之和(或乘以2)。當(dāng)然是偶數(shù)。如7+7=14。其它幾種情況,如將該偶數(shù)表為兩個奇數(shù)之和,則必然是其中一個小于該偶數(shù)除以2后的中間數(shù),另一個則大于該中間數(shù),且該二奇數(shù)以此中間數(shù)為中心對稱分布。比如偶數(shù)30,其中間數(shù)為30/2=15,滿足二奇數(shù)和為30的奇數(shù)對分別為13、17;11、19;等等。它們每一組是以15位中心對稱分布于二邊的。毫無疑問,如果哥德巴赫猜想成立,在滿足該猜想的素數(shù)對必也滿足上述對稱條件。下面先證明一個引理。引理1:某素數(shù)的合數(shù)(指含該素數(shù)因子的數(shù)。這里包括該素數(shù)自身),在刪除了其它素數(shù)的和術(shù)后的集合中所占的比率(當(dāng)然包括其它素數(shù)因子的該素數(shù)的

4、合數(shù)),與其全集在自然數(shù)中的比率一樣,不變。證明:設(shè)有某素數(shù)N,其合數(shù)(所有含其為因子之?dāng)?shù))在自然數(shù)中的比率為1/N。在自然數(shù)中刪去素數(shù)P(PN)的所有合數(shù),即在自然數(shù)中刪去了1/P個數(shù),其中也包括素數(shù)N的合數(shù)中的1/P個。此時N的合數(shù)的個數(shù)為: 即此時剩余的N的合數(shù)的個數(shù)仍占刪去素數(shù)P的所有合數(shù)后的集合的1/N,得證。比如,3的所有合數(shù)占全部自然數(shù)的1/3,同樣其奇合數(shù)也站奇數(shù)集合的1/3。因為刪去的偶數(shù)集合中也包括了1/3的3的合數(shù)。比如6,12,18,等等。又比如5的合數(shù),在刪去全部偶數(shù)集合及全部3的合數(shù)集合后,在此剩余集合中5的剩余合數(shù)集合仍占其1/5。其余類推。對于前文第2、3種情況

5、中,由于所給偶數(shù)的中點數(shù)包含素數(shù)因子,于是由該中點數(shù)向二邊(增大與減小)方向?qū)υ撍財?shù)因子對稱。于是以此中點數(shù)為中心左右兩邊(大與?。┫嗷ΨQ的奇數(shù)所構(gòu)成的奇數(shù)對,要么同時使該素數(shù)的合數(shù),要么不是。于是,是該素數(shù)S的合數(shù)的奇數(shù)對為全部以所給偶數(shù)的中點數(shù)為中心的素數(shù)隊總數(shù)的個;反之,不是該素數(shù)合數(shù)的奇數(shù)對占總數(shù)的個。而對于情況4及情況2、3中,如果以中間數(shù)為中心左右(大、小方向)對稱的奇數(shù)對中所包含的素數(shù)因子并非我們上面所討論的情況,則相對該中點對所論素數(shù)是非對稱的,即所論奇數(shù)對不能在中點二邊對稱位置同時得到包含所論素數(shù)的合數(shù),而是有先有后。于是,滿足所論素數(shù)S的合數(shù)的奇數(shù)對為所論奇數(shù)對總數(shù)的個;

6、反之,不是該素數(shù)合數(shù)的奇數(shù)對占總數(shù)的個。當(dāng)然,上述結(jié)果沒有述及所論奇數(shù)對的總數(shù)不能被該素數(shù)S整除這一極其普通的情況。實際上,在此情況下,我們舍棄相除的余數(shù),只保留整數(shù),如果結(jié)論不變,將會有誤差。但如果所論偶數(shù)足夠大時,誤差是極小的,而且隨偶數(shù)的增大越來越小?,F(xiàn)舉例予以直觀說明:如果所選偶數(shù)為30,則中點數(shù)為30/2=15,這符合“情況2”,其為素數(shù)3的合數(shù)。分別對稱地位列15兩邊(滿足其和等于30的)奇數(shù)對為13、17;11、19;9、21;7、23;5、25;3、27。注意,奇數(shù)對1、29不被計入,因為1通常不被認為是有意義的素數(shù)。我們看到,滿足要求的奇數(shù)對共有6個,可以被所論素數(shù)3整除,其

7、中有素數(shù)3因子的有兩對,為9、21;3、27。2/6=1/3,即為總奇數(shù)對6的三分之一。如果所論偶數(shù)為36,則中點數(shù)為36/2=18,符合“情況3”,其兩邊對稱的奇數(shù)對為17、19;15、21;13、23;11、25;9、27;7、29;5、31;3、33。共8對,8除以所論素數(shù)3得:83=2,不能被所論素數(shù)3整除,如果如前面所論的做法舍棄余數(shù)(即分數(shù)2/3),則得整數(shù)2,但有所論素數(shù)3因子的奇數(shù)對有15、21;9、27;3、33。共三對,有誤差。但這種誤差隨著所選偶數(shù)的增大將越來越小,而且對下面的討論沒有任何影響。如果所選偶數(shù)為32,則中點數(shù)為16,其不是所論素數(shù)3的合數(shù)(同時符合“情況4”

8、),于是應(yīng)該是“滿足所論素數(shù)S的合數(shù)的奇數(shù)對為所論奇數(shù)對總數(shù)的個,具體這里也就是2/3(因為這里的“所論素數(shù)S”為3),而不再是1/3了。在16兩邊對稱的奇數(shù)對為15、17;13、19;11、21;9、23;7、25;5、27;3、29。共7對。7乘以2/3,舍棄余數(shù)(分數(shù)部分)后整數(shù)部分為4,我們看到,上述7對奇數(shù)對中含有素數(shù)3因子的為5對,分別是15、17;11、21;9、23;5、27;3、29。相對于4而言,有所誤差。但如果所選偶數(shù)非常大,我們將會看到,這種誤差對下面將要進行的討論無任何影響。對于所論素數(shù)大于3的情況,讀者可自行驗證。引理2:有某素數(shù)A及整數(shù)N,當(dāng)A2N時,從N以下的任

9、何數(shù)不會是大于A的兩個素數(shù)相乘的合數(shù)。證明很容易。設(shè)BA,則ABA2N,得證。以下將在上述討論的基礎(chǔ)上,證明強哥德巴赫猜想。對任一偶數(shù)N,小于它的奇數(shù)有個;分別位于中點二邊的奇數(shù)對有對只取整數(shù)部分個(即如有分數(shù)部分,就將分數(shù)部分舍棄)。當(dāng)然,這里是將1這個特殊的奇數(shù)包括在內(nèi)的。由引理1可知,這些奇數(shù)對()中有素數(shù)3因子的奇合數(shù)最多,最多占奇數(shù)對總數(shù)的(此時不考慮相對中點對素數(shù)3對稱的情況,也就是有素數(shù)3因子的奇合數(shù)占奇數(shù)對總數(shù)的情況)。換言之,沒有素數(shù)3因子的奇數(shù)占奇數(shù)對總數(shù)的1=,即個(不考慮除不盡時的分數(shù)部分)。而在這些已不含素數(shù)3因子的奇數(shù)對中,同理,含有素數(shù)5因子的,又占其(同樣考慮相

10、對中點非對稱的“最不利”情況,否則為)。而不含素數(shù)5因子的奇數(shù),占奇數(shù)對總數(shù)的1=,即個(舍棄分數(shù)部分),余類推,比如素數(shù)7、11、13、等等。直到某素數(shù)S,S為小于的最大一個素數(shù),這是引理2所決定的。于是,在N之下,再無素數(shù)因子大于等于S的合數(shù)存在。于是我們有所給偶數(shù)N之內(nèi)的不含合數(shù)奇數(shù)對(即素數(shù)對)為: .1 倒數(shù)第二步,為倒數(shù)第三步分子、分母上下相消所得。此式在N16時總被滿足。特別當(dāng)N時,即滿足哥德巴赫猜想偶數(shù)N的素數(shù)對數(shù)不少于(由公式1)且隨N趨于無窮而趨于無窮。這是一個比傳統(tǒng)哥德巴赫猜想強的結(jié)論,因此,可稱之為“強哥德巴赫猜想”。這里應(yīng)該特別說明的是;上式中我們是把式中的素數(shù)本身也

11、算作合數(shù)的,并未加以區(qū)分。也就是所有小于素數(shù),也被刪去了。但即使如此,哥德巴赫猜想也能被滿足。如果算上由這些本不該刪的素數(shù)可能構(gòu)成的素數(shù)對,滿足歌德巴赫猜想的素數(shù)對將更多。此外,也應(yīng)該說明,偶數(shù)N內(nèi)的奇數(shù)對為(取整)個,但1+(N1)類型的奇數(shù)對不能算。因為1不是一般的素數(shù)。通常將其排除在外,哥德巴赫猜想也不包含這種類型的素數(shù)對。所有公式1中的,實際應(yīng)為1。比如偶數(shù)32,中間數(shù)(中點)為16,算1+15的奇數(shù)對共8個,不算的則為7個(有效的),但N足夠大時,此誤差幾乎不用考慮。 前已述及,盡管公式1歲證明哥德巴赫猜想已經(jīng)足夠,但由于將3、5、7、11等素數(shù)也記入了含素因子的合數(shù)中,因此度與確定

12、素數(shù)對而言,并不精確。盡管這與傳統(tǒng)哥德巴赫猜想已無關(guān)系,但給出一個更精確的素數(shù)對公式還是有意義的。這里我們提出更精確的公式: 2其中N、S的含義與前文相同。N為所論偶數(shù);S是滿足小于.的最大的一個素數(shù)。我們之所以在每一因子項中加一項,是為了取回已被刪去的相應(yīng)素數(shù)。不難看出,式2的每一因子都大于式1的相應(yīng)因子(不考慮。因此,式2之值大于式1之值,不影響強哥德巴赫猜想的結(jié)論。當(dāng)然,此式有一不能整除時的取模問題。可以證明,一個分數(shù)取模后再加1,與其加1后再取模是一樣的(證明從略)。即:+1= 3 其中符號表示“取?!?,即取整數(shù)部分。由于此細節(jié)對證明已無大礙,故可不予考慮。 至此,強哥德巴赫猜想得到證

13、明。文后說明:筆者自2010年12月中旬偶然涉足哥德巴赫猜想,至12月23日筆者60歲生日當(dāng)天獲關(guān)鍵性突破,2011年元月初基本解決此問題(可見相關(guān)筆記)。2011年2月,筆者購得幾本有關(guān)哥德巴赫猜想的書,其中有有唐國勝先生的用分層對應(yīng)篩法對“哥德巴赫猜想”的證明(2002年出版),筆者發(fā)現(xiàn)唐先生總結(jié)出的公式、結(jié)論與本文結(jié)果竟然相同,盡管唐先生的論述過于復(fù)雜以致別人很難理解,且似并未給出嚴格意義的證明。此后,筆者又在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)胡楨先生(可能已于2006年去世)2000年在與網(wǎng)友的討論中,也有相似結(jié)果出現(xiàn)。筆者認為,對于這么一個有著二、三百年歷史,被公認相當(dāng)困難的問題,在短時期內(nèi)竟然有三個人完

14、全獨立地得到同樣結(jié)果,是很奇妙的一件事。同時,可以想見,三個人就同一問題犯同樣錯誤的可能性也是極低的,幾乎沒有可能。因此希望此文能引起廣大數(shù)學(xué)愛好者的充分重視。同時,實事求是地評價相關(guān)作者們的貢獻、成就,不使其被埋沒(盡管他也許已不在人世),也是一個學(xué)者所應(yīng)該作的。特此為記。 以上文章的基本思路,是十幾年前2010年12月23日我的60歲生日當(dāng)天得到的,記得我當(dāng)時在隨手拿到的一張紙上記的筆記的一角寫下了:“今日是我60歲生日,當(dāng)可一記也!”幾個字。回想起來,又十年矣!特為之再記一次吧。. 最近的重要補充,關(guān)于孿生素數(shù)猜想的: 還有一點,我要做些重要的補充:實際上,按此種方法,證明的不止是哥德巴

15、赫猜想。實際上孿生素數(shù)猜想也一并證明了。因為前面的素數(shù)對,并沒有特殊的要求。對哥德巴赫猜想而言,是從給定偶數(shù)的中間數(shù)的兩邊去配對,而對孿生素數(shù)猜想,就是相間地配對,結(jié)論都一樣。舉例說明如下:比如有終結(jié)于一個偶數(shù)N(這里是50)的自然數(shù)集如下: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50 哥德巴赫猜想所要求的素數(shù)對是從此區(qū)間最大的偶數(shù)50的中點也就是以50/2

16、= 25的兩邊配對的。即有奇數(shù)對23、27;21、29;19、31;17、33;15、35;13、37;. 而孿生素數(shù)猜想要求的奇數(shù)對是 3、5;7、9;11、13;15、17;19、21;23、25;27、29;31、33;35、37;39、41;43、45;47、49 其根號下N,的N,可以認為是近似50的49,根號下49,就是7這個素數(shù)。小于50以下,不可能有含有大于7的素數(shù)構(gòu)成的合數(shù)。這就是問題的根本。直觀上可以看到,我們把小于7的素數(shù)對都舍棄(為了計算方便而已)剩下的奇數(shù)對是大于合數(shù)對的,剩下的奇數(shù)對必然只能是素數(shù)對。大于7的奇數(shù)對共10個,其中合數(shù)對(兩個奇數(shù)中只要有一個合數(shù)就算“

17、合數(shù)對”)為15、17;19、21;23、25;27、29;31、33;35、37;39、41;43、45、47、49共9個,還剩一個11、13,是個素數(shù)對。 其它滿足要求的分法也一樣。比如按分法 9、11;13、15;17、19;21、23;25、27;29、31;33、35;37、39;41、43;45、47 十個奇數(shù)對中有5對合數(shù)對,剩下的5個即為素數(shù)對。其它的配對法應(yīng)該也一樣。 對于誤差的排除問題,筆者早有專文討論,這里不去贅述了。 所以說,本方法原本是設(shè)計用于單純證明哥猜的,但卻意外地發(fā)現(xiàn)也同樣可以證明孿生素數(shù)猜想。這其實也沒有什么奇怪的。當(dāng)年希爾伯特提出20世紀(jì)的20多個問題時,他

18、并沒有單獨提出具體的素數(shù)問題,而是把這些問題歸于一類。他是有眼光的!其實素數(shù)問題是相同的,規(guī)律就一個,體現(xiàn)在不同的方面而已。 以下提兩點:可先不說證明的得失,就按上述思路去用計算機驗證之(指這兩個問題);提出“反哥德巴赫猜想”、“反孿生素數(shù)猜想”。大白話就是我的證明哪里不對,用反證法給證明出來不對的地方。 順便說一句,對試圖用“解析數(shù)論”解決命題極其簡單明確的這類數(shù)論問題,動輒幾百頁的東西,一定不要信。在我本人現(xiàn)在的心目中,不用簡單明確的所謂“初等數(shù)論”方法解決此類問題,根本就不叫解決。不要說幾十年了,解析數(shù)論方法走入了死胡同,就算哪天有什么人聲稱用解析數(shù)論解決了這類問題,并且有權(quán)威專家認可了

19、,大家也要存疑不信。幾百頁的東西,每一行都是陷阱。而且什么極限,趨于無限之類,本身就問題多多(見我對微積分、集合論的文章),自己都自顧不暇,還能解決什么哥猜?按那條思路,永遠沒有出路。這就是我的判斷。這不禁使我想到數(shù)學(xué)大家丘成桐先生在其自傳中提到,他對費爾德曼解決彭加勒猜想的結(jié)果總是感到什么地方有問題,他說提出來肯定會得罪一些人,但自己只能據(jù)實以告(大意)。連他都對這種異常復(fù)雜的東西有懷疑。他疑得,我輩疑不得? 二、 關(guān)于哥德巴赫猜想證明中的誤差問題的說明及補充證明 自筆者在文獻1中提出一個對哥德巴赫猜想的證明后,有學(xué)者就其誤差問題提出質(zhì)疑。提出:筆者發(fā)現(xiàn)并證明的有關(guān)素數(shù)及哥德巴赫猜想證明中的

20、重要規(guī)律,即在我們針對某具體素數(shù)并用其去除奇數(shù)對的個數(shù)時,每該素數(shù)個奇數(shù)對,最多會有2個含有該素數(shù)的奇合數(shù)對(包括該素數(shù)本身。所謂“奇合數(shù)對”,是指一對奇數(shù)(相加后等于所論偶數(shù)的兩個奇數(shù))中,只要其中一個奇數(shù)是該素數(shù)或更多情況是含該素數(shù)的合數(shù)即可),也就是最多有兩個必須刪去的奇合數(shù)對。這在整除時是精確的,或在相除后的整數(shù)部分是精確的。但用素數(shù)去除奇數(shù)對的個數(shù)時,由于通常不能整除,小數(shù)(或純分數(shù))部分會有誤差。隨著我們從小到大地對素數(shù)進行這種先除再刪含該素數(shù)因子的奇合數(shù)對(也可以說是保留不含該素數(shù)的奇數(shù)對),參與相除的素數(shù)不斷增多,且不斷增大。所以盡管通常誤差會正負相消而趨于0,但也不能絕對地排

21、除(起碼還沒有證明)極端情況下的誤差累計越來越大,以至于最終威脅到這一證明的成立與否。比如,我們有23個奇數(shù)對,被素數(shù)5除,將得4又3/5。也就是整除部分為4,但還余3個奇數(shù)對。由于我們必須要在存在5個奇數(shù)對時才能確定肯定會有2個含5因子的合數(shù)對(含5本身),現(xiàn)在只有3個奇數(shù)對,在這3個中,究竟是有1個含5因子的奇合數(shù)對,還是2個,還是沒有,無法預(yù)先確定,也似乎無法在這種從小到大的操作過程中針對各種情況總結(jié)出規(guī)律性的東西。而且即使有規(guī)律,肯定也太復(fù)雜而不直觀。還有一點必須說明的,我們在計算刪去含素數(shù)5因子的合數(shù)對后,所剩余的奇數(shù)對的比例為(1-2/5)=3/5,如果原先的奇數(shù)對仍為23個,要求

22、出確定值,不能23先乘以分子上的3再除以5,這樣得到13又4/5,不對。不是13個為確定值,4個不確定。應(yīng)該是23先除以5,得4又3/5,其意義是23個奇數(shù)對中,有如果5個一組,有4組,但還有3個奇數(shù)對不能成為一個完整的組。也就是前面說的無法一般性地確定究竟該刪去幾個(除非針對具體的偶數(shù)已經(jīng)確定的情況,但這對我們的討論沒有意義,我們研究的是針對所有偶數(shù)的情況),也就是說,經(jīng)過先除5的操作后,我們可以確定肯定是可以留下4*3=12個奇數(shù)對的,還有3個無法確定究竟是否應(yīng)該留下來。我們只能說,這3個奇數(shù)對能否留下來的概率,每一個是3/5。3個,就是3*(3/5)=9/5=(1又4/5)。這是一個概率

23、的概念,是不確定的。由以上討論,我們明確了誤差究竟是怎么回事和怎么來的。有關(guān)學(xué)者的質(zhì)疑是:如果我們在對每一個素數(shù)進行上述除法操作時都可能有誤差,那么,其累計誤差是否太大,從而使筆者的證明不再能夠成立?換言之,如果我們?nèi)O端情況(實際幾乎就不可能,但需要證明),即對每一個素數(shù)操作時都少刪了2個奇合數(shù)對,或者雖然沒有每次都少刪2個,但刪的足夠多,如此,可能刪光了所有的奇數(shù)對,也就是所有的奇數(shù)對都是奇合數(shù)對,都該刪去,也就是沒有一個素數(shù)對會被留下來,也就是哥德巴赫猜想不成立。但情況真的會是這樣嗎?這種極端的情況會真的在現(xiàn)實中發(fā)生嗎?直觀上不可能,但需要嚴格的證明。筆者在前期的論文(見文獻1)中,對此

24、重視不夠,太過簡略。事實上,如果我們從最小的素數(shù)3刪起,逐漸再依次從小到大刪除含5、7、11、13。等素數(shù)的奇合數(shù)對,直到小于根號下N的最大(第一個)素數(shù),這里N是當(dāng)時所選取的偶數(shù)。一個事實是,素數(shù)越小,刪除的奇合數(shù)對的比率越大,保留下的奇數(shù)對的比率越小。比如,我們就素數(shù)3操作時,每3個奇數(shù)對中,要刪除2個,保留1個,也就是僅僅保留了1/3。而對素數(shù)5操作時,每5個奇數(shù)對中,要刪除2個,保留3個,也就是3/5,保留的比率多了。以下依次類推。這樣一來,刪除(也就是保留)操作一開始,涉及的素數(shù)還不多時,就已經(jīng)刪除了較多的奇合數(shù)對,而保留的較少,于是,在后面刪(保留)更大的素數(shù)所對應(yīng)的含該素數(shù)的奇合

25、數(shù)對時,所剩奇數(shù)對少了,不夠那個或那些更大的素數(shù)去整除了。由此造成誤差或不確定性。因為我們前面已經(jīng)說過,只有整除或除后的整數(shù)部分,刪除或保留的奇數(shù)對數(shù)才是確定的。而不能整除的部分,是在一般意義上是不確定的。只能在概率意義上討論問題。既然不確定,也就無法確定是否全部奇數(shù)對都不會被刪去,也就是哥德巴赫猜想沒有嚴格意義上地被證明。那如何擺脫這一困境?其實再簡單不過了:我們僅僅反過來做,先從大的素數(shù)起開始操作(指同樣的刪除或保留)就可以了。比如,我們在文獻1種已經(jīng)得到計算公式(1): .1其中N為所論及的那個足夠大的偶數(shù),或更嚴格地,是比那個偶數(shù)小的第一個這樣的奇數(shù):它是某一個素數(shù)的平方。這個素數(shù)用“

26、根號下N”即N的開平方來表示。而N/4,就是在這個偶數(shù)下的所有滿足二者之和等于該偶數(shù)的奇數(shù)對的數(shù)量(這在文獻1中早有論述,這里不再重復(fù))。我們看到,當(dāng)N也就是那個偶數(shù)(不太嚴格地)足夠大時,作為奇數(shù)對的N/4是遠大于作為那個素數(shù)的“根號下N”的,也就是,它必然可以被整除或者有整數(shù)部分。于是我們干脆舍棄小數(shù)部分(即那個不能再被整除的分數(shù)),整數(shù)部分再乘以“(根號下N)-2”這就是確切可以留下的奇數(shù)對的個數(shù)。而我們知道,兩個素數(shù)之間最小可以只相差2(孿生素數(shù)情況下),這是個極端情況,而即使在這種情況下,比素數(shù)“根號下N”小的第一個素數(shù)也剛好是“(根號下N)-2”,顯然,前面那個比之大2的素數(shù)除后的

27、所留下的奇數(shù)對的個數(shù)正好是它的的整數(shù)倍。極端情況,就算1倍,它也已經(jīng)可以被與其大小一樣的下一個(比這一個素數(shù)小2的)素數(shù)(孿生素數(shù)情況下)整除了,而且得數(shù)為1,再乘以分子上的“(根號下N)-2-2”,也就是“(根號下N)-4”,當(dāng)然就是它本身,余下的依次類推,也就是即使在最極端的情況下,也能保證整除或者有整數(shù)部分,也就是能刪的奇合數(shù)對或能保留的奇數(shù)對是完全可以確定的。依次操作下來,當(dāng)我們除完最小的素數(shù)3時,就算只保留一個,也是總會有起碼一個素數(shù)對滿足哥德巴赫猜想,于是這個猜想成立顯然,也就是被證明。 這個從大到小的刪除(或保留)順序,宗旨是越大的素數(shù),可刪除的奇合數(shù)對占總奇數(shù)對的比率越低,也就

28、是可保留下來的奇數(shù)對越多,這樣可以為對較小的素數(shù)進行刪除(保留)操作提供“充足的數(shù)量空間”,明確說就是使剩下的奇數(shù)對足夠多,以滿足整除或除后得到的數(shù)有小數(shù)點前的整數(shù)部分,以致去掉小數(shù)后面的部分,也還能保證對下面更小的素數(shù)的同樣的操作。 舉個例子說明:設(shè)“根號下N”這個序列中最大的素數(shù)是7,7的平方是49,其上對應(yīng)的偶數(shù)是50。我們用50或49除以4為12(取整數(shù)即可)。12/7,當(dāng)然有整數(shù)部分。舍棄小數(shù)點后的部分,為1,再乘以5/7中的分子5,還是5,它又完全可以被下一個小些的素數(shù)5整除,得1,1再乘以3/5中的分子3,還是3,而3又可以被最小的素數(shù)3整除,得1,1 再乘以1/3中的分子中的1

29、(多此一舉了),還是1,也就是起碼有1個素數(shù)對中的兩個素數(shù)相加是得該偶數(shù)50的,也就是能滿足哥德巴赫猜想。注意,這里的操作應(yīng)該先作除法,再乘分子上的數(shù),而不能先乘再除,否則有誤差。理由前文已述。如果我們在這個例子中沿相反的方向,也就是從小到大地刪除奇合數(shù)對(或保留奇數(shù)對),看看會出現(xiàn)什么情況:還是那12個奇數(shù)對,除以3,得4,再用4乘以1/3中分子上的1,還是4。也就是還剩4個奇數(shù)對。此時再用下一個素數(shù)5除,則不能整除了,得4/5,如果不看這4個具體數(shù),我們不知道在一般情況下我們應(yīng)該刪或保留4個奇數(shù)對中的幾個。而盲目地保留或刪除,或依據(jù)概率給個數(shù),都不是有充分把握的。 以上,通過簡單、明確的說

30、明,應(yīng)該已經(jīng)可以徹底澄清哥德巴赫猜想證明過程中的誤差問題。其中從大到小地刪除還是從小到大地刪除,起著決定性的作用。當(dāng)然,與“刪除”相對應(yīng)的,就是“保留”,我們刪的是合數(shù),留的是素數(shù)。沿此思路,其實我們完全還可以很好地解釋(1)式的成立。這里不想占篇幅詳細論述了,只提供一個思路:由于在(1)式中,小數(shù)點后面的小數(shù)(或整數(shù)部分后面的分數(shù))表示的是一個概率,比如,5/7,表示此時還剩5個奇數(shù)對,但如果被素數(shù)7除,不夠除的,所以無法確定究竟該如何決定5個奇數(shù)對的取舍。所以,每一個奇數(shù)對,它保留的概率是5/7。在(1)式中,由于所有這些素數(shù)的不能整除的分數(shù)部分是參與連乘的關(guān)系,所以概率是累積的。但實際上

31、,由于我們是從最大的那個素數(shù)開始操作的,這個素數(shù)自乘(平方),是小于該所論偶數(shù)的最大的奇數(shù)的,凡大于此數(shù)的,都會大于該偶數(shù)而不予考慮了,因此,所謂該刪的含該素數(shù)的奇合數(shù),它含有的其它素數(shù),只能比這個素數(shù)小。也就是會在刪比這個素數(shù)小的奇合數(shù)是被刪掉。同時我們前面已經(jīng)證明,按這種操作方法,都會有整數(shù)部分,因此實際保留下來的素數(shù)對,應(yīng)該只能比(1)式中含概率意義的下的素數(shù)對多,因此(1)式完全成立??偟脑瓌t和思路,是先刪除含可能的最大的素數(shù)組成的奇合數(shù)對,由于這個素數(shù)大,所以那個含有它的奇合數(shù)對占總奇數(shù)對的比率必低,可刪的少;另一方面,也就是說可保留的奇數(shù)對必多,下面再去對更小的素數(shù)操作時,可以保證

32、能夠逐次刪掉余下的含較大素數(shù)的奇合數(shù)對。而如果先從小的素數(shù)操作起,結(jié)論就比較模糊了。這個思路理解起來要復(fù)雜一些,這里只是提一下,由于哥德巴赫猜想已經(jīng)可以由前面的方法證明了,所以對這個證明的理解就不是很重要了。讀者可以略去。至此,筆者在文獻1中對哥德巴赫猜想的證明過程中的誤差問題,應(yīng)該得到了很好的說明,同時本身也是一個更確切的證明。它徹底地排除了誤差問題的困擾,無任何懸念地證明了哥德巴赫猜想。本文請對照文獻1閱讀??煽闯墒俏墨I1的一個補充,也可看成是一個補充證明。我為什么敢說哥德巴赫問題已獲解決? 自徐遲的文章發(fā)表后,“引無數(shù)英雄競折腰”,搞哥德巴赫猜想的人一時多如“過江之鯽”,科學(xué)院數(shù)學(xué)所收稿

33、是現(xiàn)代版的“汗牛充棟”裝滿了麻袋。終于,不耐煩的專家們煩了,宣布:用初等方法解決哥德巴赫問題,無異于“騎著自行車上月球”根本不可能!可是我不得不怯生生地向這些凡事都號稱追求嚴密的“數(shù)學(xué)家”們請教一哈:說哥猜不能用初等方法證明這個命題本身,您給出證明了嗎?也就是,您用怎樣的方法,證明了對此問題,初等方法無解?也許有人會說,一般如此。但是,難道科學(xué)研究的目的,就是不斷去推翻這些“一般如此”嗎?數(shù)論方面的“素數(shù)定理”,很長時間也被公認是不能用初等方法解決的,但后來不是被外國人初等地解決了嗎?再透露一個小秘密:騎著自行車是完全可以上月球滴!你在飛船上放一輛自行車,再騎上去,不就“騎著自行車上月球”了。

34、如此說來,別說是騎車,就是步行,甚至站著不動,都是可以上月球滴。 言歸正傳。我是去年底才去關(guān)注此問題的。以下實話實說。單位發(fā)了圖書大廈的購書卡,快到期了。去買書時,看到一本外國人寫的介紹黎曼猜想的書。過去一直以為,此方面不是我的研究領(lǐng)域,對我是高不可攀的,但看了此書,引起了我的興趣。同時認為,黎曼猜想可能更難,還是哥德巴赫猜想的命題簡單明確,或許簡單些。而且我始終有一種感覺,如此簡單、明確的斷言,如果是真理,它一定應(yīng)該存在非常簡單的內(nèi)在原因。我并不是特別認真的,屬無心插柳一類。能搞成則搞,搞不成拉倒。這原本不是我的領(lǐng)域嘛。根據(jù)我的筆記,我是2010年12月14日開始有筆記的,12月23日,取得

35、重大突破,因為當(dāng)日是我的生日,所以特別在筆記上寫了“特此一記”之類的話。2011年1月初,更加完善了證明。其后,就放下了此問題,又去搞黎曼、角谷、孿生素數(shù)問題。并也有所心得。2月,我突然想看看此問題的研究狀況,就在網(wǎng)上買了一些有關(guān)哥猜的書。書送達后,我隨便翻翻,突然在一本書上發(fā)現(xiàn)了與我得到的結(jié)果完全一樣的公式。我大為吃驚。仔細看后,斷定其思路盡管不同于我,而且其表述過于繁復(fù),如果不是我已經(jīng)有了此思路,別人是很難理解他的本意的。但本質(zhì)是一回事,都反映了素數(shù)的同一個規(guī)律。只不過他似乎沒有給出嚴格的證明。但路子無疑是對的!此書的作者是上海的唐國勝律師,書是2002年出版的。我給他打了電話,充分肯定他

36、的成就。并寄去了我的筆記復(fù)印件。后來,我在網(wǎng)上又發(fā)現(xiàn)有一個叫胡楨的,其未正式發(fā)表的文中竟然也有這個公式。日期是2000年,好像。他的東西我沒有細看,不管嚴格不嚴格,別的途徑是得不出此公式及結(jié)論的。2003年后,再無此人消息??赡芤呀?jīng)去世(2006年)。我的意思是,原先有兩個人獨立地得到同樣的結(jié)果,就已經(jīng)很讓我吃驚了,這一下有三個人獨立地得到相同的結(jié)果。諸位網(wǎng)友,您們不認為我們?nèi)齻€人錯到一起的可能性是非常低的嗎?這種概率發(fā)生的可能性應(yīng)該是可以算出來的吧?我之所以稱我們的結(jié)果為“強哥德巴赫猜想”的原因,是我們的結(jié)果比傳統(tǒng)哥德巴赫猜想的內(nèi)容要多。哥猜并未給出滿足的素數(shù)對的個數(shù)(即只要有一對就可),而

37、我們是給出了下限的,也就是隨著所給偶數(shù)的增大,滿足哥猜的素數(shù)對也是隨之增多的(按一定規(guī)律、比例)。不信諸位可以驗證,只要出現(xiàn)少于此規(guī)律的素數(shù)對,就算我們錯!而不必哥猜不滿足才算我們錯。 還有一點,我想特別強調(diào)?,F(xiàn)在這個問題從圣壇上走下來了。隨便什么人,只要他有個中學(xué)水平,都可以進行判斷對錯。我在此號召有興趣者:都來跟著我們思路算一算,想一想,判斷一下。如果有錯,是很容易指出來的。 四、我對哥德巴赫猜想的證明思路 筆者在“國家科技圖書文獻中心預(yù)印本”發(fā)表了“強哥德巴赫猜想的證明”一文。不但證明了該猜想,而且得到了更強的結(jié)果。因而謂之“強哥德巴赫猜想”。有興趣的數(shù)學(xué)愛好者可去該中心下載。由于該證明

38、文章必須顧及數(shù)學(xué)證明的“嚴格性”,因此有面面俱到的缺點,反使解決該問題的重點思路不突出了。此文試圖用極其通俗易懂的語言,解釋筆者的證明思路而不涉及具體的證明過程。也就是,使此證明所反映的整數(shù)間的客觀規(guī)律突出出來,大家一看就懂。然后就可以品評一番了。以下分步驟詳述之。任何偶數(shù)N,滿足兩個奇數(shù)相加等于它的奇數(shù)對共有N/4個(取整)。而且這兩個奇數(shù)分別小于、大于該偶數(shù)除以2的“中間數(shù)”,也就是在該“中間數(shù)”的兩邊。這都是顯然的。比如偶數(shù)20,其中間數(shù)是10,滿足兩個奇數(shù)相加等于它的奇數(shù)對分別是:9、11;7、13;5、15;3、17;1、19。其中1、19沒有意義,可以舍去。在所取偶數(shù)很大時,誤差是

39、很小的。在我們對任何偶數(shù)N,在其中點N/2兩邊等距地取奇數(shù)以構(gòu)成其和等于N的奇數(shù)對時,是存在周期性的規(guī)律的:對任何小于根號下N(也就是N的1/2次方)的素數(shù)S(注意,這里不是“奇數(shù)”)而言,在上述奇數(shù)對中,如果兩個奇數(shù)中都含有S因子(也就是能被S整除),則這樣的奇數(shù)對占全部奇數(shù)對總數(shù)(N/4)的1/S;而如果是該奇數(shù)對的兩個奇數(shù)中只有一個奇數(shù)含有S因子,則這樣的奇數(shù)對占全部奇數(shù)對總數(shù)(N/4)的2/S。讀者可自行驗證上述規(guī)律。注意,上面的第一種情況(也就是占1/S的情況),是該偶數(shù)N的中點N/2中含有素數(shù)S因子時的情況。而第二種情況(也就是占2/S的情況),是中點數(shù)不含該素數(shù)S因子的情況。比如

40、,如果所論偶數(shù)N為42,則其中點數(shù)是21,為素數(shù)3的合數(shù),也就是含有素數(shù)3因子(能被3整除),于是,在滿足要求的奇數(shù)對19、23;17、25;15、27;13、29;11、31;9、33;7、35;5、37;3、39中(1、41無意義,舍棄),含有3因子的奇數(shù)對是15、27;9、33;3、39,正好3對,正好占全部奇數(shù)對總數(shù)9個的1/3(這里S為3)。而對于素數(shù)5,則中點數(shù)21中不含5因子,所以,可以看出,含5因子的奇數(shù)不會同時出現(xiàn)在上述奇數(shù)對的兩個奇數(shù)中,比如17、25;15、27;7、35;5、37,是分別出現(xiàn)的。而且其數(shù)目基本占全部奇數(shù)對總數(shù)N/4(這里也就是42/4=10(取整)的2/

41、5,也就是4個。其它情況,讀者可自行多舉幾個例子驗證之。所取偶數(shù)越大,誤差越小,因為不整除而有余數(shù)并被舍棄所產(chǎn)生的誤差將隨所論的偶數(shù)N的增大而變得微不足道。這里揭示的規(guī)律本不足為奇,因為對素數(shù)S而言,每隔S的倍數(shù),就有一個含有S為因子的整數(shù)。每隔2S,就有含有S為因子的奇數(shù)(當(dāng)然,或偶數(shù))。因此,對奇數(shù)對而言的規(guī)律,不過是這一整數(shù)規(guī)律的“次規(guī)律”而已。既然我們知道了含素數(shù)S因子的奇數(shù)對相對奇數(shù)對總數(shù)的比例(所占比例),那么,我們用1來減,就可得到不含素數(shù)S因子的奇數(shù)對相對奇數(shù)對總數(shù)的比例了。也就是(1-1/S),或(1-2/S)。比如,對素數(shù)3而言,在所論偶數(shù)N中,不含素數(shù)3因子的奇數(shù)對數(shù)為:

42、奇數(shù)對總數(shù)乘以(1-1/3),也就是乘以2/3;或者是奇數(shù)對總數(shù)乘以(1-2/3),也就是乘以1/3。而所謂“奇數(shù)對總數(shù)”,前面已經(jīng)指出了,很顯然,就是N/4。換言之,就是(N/4)*(2/3),或(N/4)*(1/3)。“*”在此處作為乘號。兩種情況何時適用,前面已經(jīng)所論甚詳了。對素數(shù)5、7等等,道理一樣,不過把上面的素數(shù)3換成5、7等等就可以了??梢宰C明,當(dāng)然也可以實際去驗證,上面揭示的關(guān)于在奇數(shù)對中含或不含素數(shù)S因子的規(guī)律,即相對奇數(shù)對總數(shù)的比例的規(guī)律,不但對奇數(shù)對總數(shù)有效,對在所有在奇數(shù)對總數(shù)中刪去了所有或任何含有或不含小于素數(shù)S的素數(shù)因子的奇數(shù)對總數(shù),仍然有效。比如相對于素數(shù)7,對前

43、面所述的一種情況而言,不含素數(shù)7的奇數(shù)對數(shù)為(N/4)*(1-2/7),當(dāng)然,這是相對奇數(shù)對總數(shù)(N/4)的。而對于在奇數(shù)對總數(shù)中已經(jīng)刪去了含有素數(shù)因子的奇數(shù)對數(shù)而言,也就是相對(/4)*(-2/3)而言,該規(guī)律仍然成立。換言之,在奇數(shù)對總數(shù)中,既不含因子,也不含因子的奇數(shù)對數(shù)為()*()*()。這個規(guī)律是很重要的,但很好證明。此處從略了。對任何已經(jīng)選定的偶數(shù),如果逐次(從小到大)刪去含有素數(shù)、,的素數(shù)對,那么,刪到什么時候為止呢?由于我們是從小到大去刪的,于是,當(dāng)刪到一個素數(shù),其自乘(也就是平方)數(shù)大于所選定的偶數(shù)時,就不必再刪了,因為所有包含有小于素數(shù)的素數(shù)因子的奇數(shù)對都已經(jīng)被刪除了,而只

44、包含大于等于素數(shù)因子的合數(shù),都已經(jīng)大于所選偶數(shù)了(包括其自乘數(shù)*,即的平方,此數(shù)為最小的,但也已經(jīng)大于了),所以不必考慮了。有了以上的準(zhǔn)備,現(xiàn)在我們要問:在所選偶數(shù)中,刪去所有包含合數(shù)的奇數(shù)對后,還剩下什么?能否肯定還有奇數(shù)對而此時已肯定成為了單純的素數(shù)對了存在?只要能證明有一對這樣的素數(shù)對存在,哥德巴赫猜想就告證明。根據(jù)以上討論,我們可以確定,對所選任一偶數(shù)而言,刪去其所有奇合數(shù)對的后的奇數(shù)對(也就是奇素數(shù)對)數(shù)顯然為:()*()*()*()*()*(根號下)注意上式中沒有(),因為不是素數(shù)。其它不是素數(shù)的情況也一樣,不出現(xiàn)在上面的公式中。這里,我們在上式中加上()這類的因子,由于這是一個分母大于分子的分數(shù),乘上這么個因子,只能使整個式子變小,于是,上面的式子就大于下面的式子:()

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