哥德巴赫猜想被证明了吗?
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我对哥德巴赫猜想的证明思路
西北工业大学信息智能与逻辑研究所 沈卫国
笔者在“国家科技图书文献中心预印本”发表了“强哥德巴赫猜想的证明”一文。不但证明了该猜想,而且得到了更强的结果。因而谓之“强哥德巴赫猜想”。有兴趣的数学爱好者可去该中心下载。由于该证明文章必须顾及数学证明的“严格性”,因此有面面俱到的缺点,反使解决该问题的重点思路不突出了。此文试图用极其通俗易懂的语言,解释笔者的证明思路而不涉及具体的证明过程。也就是,使此证明所反映的整数间的客观规律突出出来,大家一看就懂。然后就可以品评一番了。以下分步骤详述之。
1、 任何偶数N,满足两个奇数相加等于它的奇数对共有N/4个(取整)。而且这两个奇数分别小于、大于该偶数除以2的“中间数”,也就是在该“中间数”的两边。这都是显然的。比如偶数20,其中间数是10,满足两个奇数相加等于它的奇数对分别是:9、11;7、13;5、15;3、17;1、19。其中1、19没有意义,可以舍去。在所取偶数很大时,误差是很小的。
2、 在我们对任何偶数N,在其中点N/2两边等距地取奇数以构成其和等于N的奇数对时,是存在周期性的规律的:对任何小于根号下N(也就是N的1/2次方)的素数S(注意,这里不是“奇数”)而言,在上述奇数对中,如果两个奇数中都含有S因子(也就是能被S整除),则这样的奇数对占全部奇数对总数(N/4)的1/S;而如果是该奇数对的两个奇数中只有一个奇数含有S因子,则这样的奇数对占全部奇数对总数(N/4)的2/S。读者可自行验证上述规律。注意,上面的第一种情况(也就是占1/S的情况),是该偶数N的中点N/2中含有素数S因子时的情况。而第二种情况(也就是占2/S的情况),是中点数不含该素数S因子的情况。比如,如果所论偶数N为42,则其中点数是21,为素数3的合数,也就是含有素数3因子(能被3整除),于是,在满足要求的奇数对19、23;17、25;15、27;13、29;11、31;9、33;7、35;5、37;3、39中(1、41无意义,舍弃),含有3因子的奇数对是15、27;9、33;3、39,正好3对,正好占全部奇数对总数9个的1/3(这里S为3)。而对于素数5,则中点数21中不含5因子,所以,可以看出,含5因子的奇数不会同时出现在上述奇数对的两个奇数中,比如17、25;15、27;7、35;5、37,是分别出现的。而且其数目基本占全部奇数对总数N/4(这里也就是42/4=10(取整))的2/5,也就是4个。其它情况,读者可自行多举几个例子验证之。所取偶数越大,误差越小,因为不整除而有余数并被舍弃所产生的误差将随所论的偶数N的增大而变得微不足道。这里揭示的规律本不足为奇,因为对素数S而言,每隔S的倍数,就有一个含有S为因子的整数。每隔2S,就有含有S为因子的奇数(当然,或偶数)。因此,对奇数对而言的规律,不过是这一整数规律的“次规律”而已。
3、 既然我们知道了含素数S因子的奇数对相对奇数对总数的比例(所占比例),那么,我们用1来减,就可得到不含素数S因子的奇数对相对奇数对总数的比例了。也就是(1-1/S),或(1-2/S)。比如,对素数3而言,在所论偶数N中,不含素数3因子的奇数对数为:奇数对总数乘以(1-1/3),也就是乘以2/3;或者是奇数对总数乘以(1-2/3),也就是乘以1/3。而所谓“奇数对总数”,前面已经指出了,很显然,就是N/4。换言之,就是(N/4)*(2/3),或(N/4)*(1/3)。“*”在此处作为乘号。两种情况何时适用,前面已经所论甚详了。对素数5、7等等,道理一样,不过把上面的素数3换成5、7等等就可以了。
4、 可以证明,当然也可以实际去验证,上面揭示的关于在奇数对中含或不含素数S因子的规律,即相对奇数对总数的比例的规律,不但对奇数对总数有效,对在所有在奇数对总数中删去了所有或任何含有或不含小于素数S的素数因子的奇数对总数,仍然有效。比如相对于素数7,对前面所述的一种情况而言,不含素数7的奇数对数为(N/4)*(1-2/7),当然,这是相对奇数对总数(N/4)的。而对于在奇数对总数中已经删去了含有素数3因子的奇数对数而言,也就是相对(N/4)*(1-2/3)而言,该规律仍然成立。换言之,在奇数对总数中,既不含3因子,也不含7因子的奇数对数为(N/4)*(1-2/3)*(1-2/7)。这个规律是很重要的,但很好证明。此处从略了。
5、 对任何已经选定的偶数N,如果逐次(从小到大)删去含有素数3、5、7,........的素数对,那么,删到什么时候为止呢?由于我们是从小到大去删的,于是,当删到一个素数K,其自乘(也就是平方)数大于所选定的偶数N时,就不必再删了,因为所有包含有小于素数K的素数因子的奇数对都已经被删除了,而只包含大于等于素数K因子的合数,都已经大于所选偶数N了(包括其自乘数K*K,即K的平方,此数为最小的,但也已经大于N了),所以不必考虑了。
6、 有了以上的准备,现在我们要问:在所选偶数N中,删去所有包含合数的奇数对后,还剩下什么?能否肯定还有奇数对——而此时已肯定成为了单纯的素数对了——存在?只要能证明有一对这样的素数对存在,哥德巴赫猜想就告证明。根据以上讨论,我们可以确定,对所选任一偶数N而言,删去其所有奇合数对的后的奇数对(也就是奇素数对)数显然为:
(N/4)*(1-2/3)*(1-2/5)*(1-2/7)*(1-2/11)*..........*(1-2/根号下N)
注意上式中没有(1-2/9),因为9不是素数。其它不是素数的情况也一样,不出现在上面的公式中。这里,我们在上式中加上
(1-2/9)这类的因子,由于这是一个分母大于分子的分数,乘上这么个因子,只能使整个式子变小,于是,上面的式子就大于下面的式子:
(N/4)*(1-2/3)*(1-2/5)*(1-2/7)*(1-2/9)*(1-2/11)*........*(1-2/根号下N)
也就是(N/4)*(1/3)*(3/5)*(5/7)*(7/9)*(9/11)*…..............*[(根号下N)-2)]/(根号下N)
可以看出,分子、分母相消后上式等于(N/4)*(1/根号下N),分子、分母都乘以“根号下N”,就得到最简单的:(根号下N)/ 4。
也就是说,对所有偶数N而言,其包含的素数对数必然要>(根号下N)/4。当N大于16后,此式当然>1。也就是哥德巴赫猜想得证。同
时,我们的结果还给出了一个满足哥德巴赫猜想的素数对的下限,它与“根号下N”成正比,随N的无限增大,它也无限增大,因此是远远大于 哥德巴赫猜想所仅仅要求的1的。因此,我将此结果称为“强哥德巴赫猜想”。注意,上面的讨论都是针对“最不利”情况的,也就是“中点数”不含所删素数的因子的情况。此时所要删除的奇数对最多,换言之,剩下的素数对最少。因此,在这个情况下如果结论成立,其它情况就更成立了。因此不必再讨论了。
我坚信,一个如此简单的命题所描述的关于数的断语,如果它是真理,则必有简单的关于数的规律可循。因此,所谓“初等数论”是唯一的出路。用直接涉及无穷、极限的解析方法来讨论此问题,已经被证明很难有作为。
于此,我还要特别强调,在我之前已有胡桢(已故)、唐国胜二先生先后得到同样的结果(指“>根号下N/4”)。他们的证明是否严格是另一个问题(起码与笔者的切入点及思路不尽相同),但发现的关于数的规律,是相同的(客观规律只有一个)。二位特别是已故的胡桢先生在此问题上的成就,是不应该、也终究不会被忽视的。另一方面,三个作者就同样的问题分别独立地得到同样的结果,此结果为错误的概率是不是就很小了?因为真理也就是正确的结论只有一个,而错误的途径可以是极多的。在平坦的马路上的同一个地点不断有人摔倒的可能性是很低的。不是吗?
鉴于这个证明过程的极其简单性、明确性,笔者愿在此提出一个所谓的“反哥德巴赫猜想”,也就是笔者的证明过程,究竟在哪一步是错误的?如果提不出来,不是反倒证明了笔者证明的正确性吗?
严格、完整的证明,请参看笔者在“国家科技图书文献中心预印本”中的论文(强哥德巴赫猜想的证明)。
西北工业大学信息智能与逻辑研究所 沈卫国
笔者在“国家科技图书文献中心预印本”发表了“强哥德巴赫猜想的证明”一文。不但证明了该猜想,而且得到了更强的结果。因而谓之“强哥德巴赫猜想”。有兴趣的数学爱好者可去该中心下载。由于该证明文章必须顾及数学证明的“严格性”,因此有面面俱到的缺点,反使解决该问题的重点思路不突出了。此文试图用极其通俗易懂的语言,解释笔者的证明思路而不涉及具体的证明过程。也就是,使此证明所反映的整数间的客观规律突出出来,大家一看就懂。然后就可以品评一番了。以下分步骤详述之。
1、 任何偶数N,满足两个奇数相加等于它的奇数对共有N/4个(取整)。而且这两个奇数分别小于、大于该偶数除以2的“中间数”,也就是在该“中间数”的两边。这都是显然的。比如偶数20,其中间数是10,满足两个奇数相加等于它的奇数对分别是:9、11;7、13;5、15;3、17;1、19。其中1、19没有意义,可以舍去。在所取偶数很大时,误差是很小的。
2、 在我们对任何偶数N,在其中点N/2两边等距地取奇数以构成其和等于N的奇数对时,是存在周期性的规律的:对任何小于根号下N(也就是N的1/2次方)的素数S(注意,这里不是“奇数”)而言,在上述奇数对中,如果两个奇数中都含有S因子(也就是能被S整除),则这样的奇数对占全部奇数对总数(N/4)的1/S;而如果是该奇数对的两个奇数中只有一个奇数含有S因子,则这样的奇数对占全部奇数对总数(N/4)的2/S。读者可自行验证上述规律。注意,上面的第一种情况(也就是占1/S的情况),是该偶数N的中点N/2中含有素数S因子时的情况。而第二种情况(也就是占2/S的情况),是中点数不含该素数S因子的情况。比如,如果所论偶数N为42,则其中点数是21,为素数3的合数,也就是含有素数3因子(能被3整除),于是,在满足要求的奇数对19、23;17、25;15、27;13、29;11、31;9、33;7、35;5、37;3、39中(1、41无意义,舍弃),含有3因子的奇数对是15、27;9、33;3、39,正好3对,正好占全部奇数对总数9个的1/3(这里S为3)。而对于素数5,则中点数21中不含5因子,所以,可以看出,含5因子的奇数不会同时出现在上述奇数对的两个奇数中,比如17、25;15、27;7、35;5、37,是分别出现的。而且其数目基本占全部奇数对总数N/4(这里也就是42/4=10(取整))的2/5,也就是4个。其它情况,读者可自行多举几个例子验证之。所取偶数越大,误差越小,因为不整除而有余数并被舍弃所产生的误差将随所论的偶数N的增大而变得微不足道。这里揭示的规律本不足为奇,因为对素数S而言,每隔S的倍数,就有一个含有S为因子的整数。每隔2S,就有含有S为因子的奇数(当然,或偶数)。因此,对奇数对而言的规律,不过是这一整数规律的“次规律”而已。
3、 既然我们知道了含素数S因子的奇数对相对奇数对总数的比例(所占比例),那么,我们用1来减,就可得到不含素数S因子的奇数对相对奇数对总数的比例了。也就是(1-1/S),或(1-2/S)。比如,对素数3而言,在所论偶数N中,不含素数3因子的奇数对数为:奇数对总数乘以(1-1/3),也就是乘以2/3;或者是奇数对总数乘以(1-2/3),也就是乘以1/3。而所谓“奇数对总数”,前面已经指出了,很显然,就是N/4。换言之,就是(N/4)*(2/3),或(N/4)*(1/3)。“*”在此处作为乘号。两种情况何时适用,前面已经所论甚详了。对素数5、7等等,道理一样,不过把上面的素数3换成5、7等等就可以了。
4、 可以证明,当然也可以实际去验证,上面揭示的关于在奇数对中含或不含素数S因子的规律,即相对奇数对总数的比例的规律,不但对奇数对总数有效,对在所有在奇数对总数中删去了所有或任何含有或不含小于素数S的素数因子的奇数对总数,仍然有效。比如相对于素数7,对前面所述的一种情况而言,不含素数7的奇数对数为(N/4)*(1-2/7),当然,这是相对奇数对总数(N/4)的。而对于在奇数对总数中已经删去了含有素数3因子的奇数对数而言,也就是相对(N/4)*(1-2/3)而言,该规律仍然成立。换言之,在奇数对总数中,既不含3因子,也不含7因子的奇数对数为(N/4)*(1-2/3)*(1-2/7)。这个规律是很重要的,但很好证明。此处从略了。
5、 对任何已经选定的偶数N,如果逐次(从小到大)删去含有素数3、5、7,........的素数对,那么,删到什么时候为止呢?由于我们是从小到大去删的,于是,当删到一个素数K,其自乘(也就是平方)数大于所选定的偶数N时,就不必再删了,因为所有包含有小于素数K的素数因子的奇数对都已经被删除了,而只包含大于等于素数K因子的合数,都已经大于所选偶数N了(包括其自乘数K*K,即K的平方,此数为最小的,但也已经大于N了),所以不必考虑了。
6、 有了以上的准备,现在我们要问:在所选偶数N中,删去所有包含合数的奇数对后,还剩下什么?能否肯定还有奇数对——而此时已肯定成为了单纯的素数对了——存在?只要能证明有一对这样的素数对存在,哥德巴赫猜想就告证明。根据以上讨论,我们可以确定,对所选任一偶数N而言,删去其所有奇合数对的后的奇数对(也就是奇素数对)数显然为:
(N/4)*(1-2/3)*(1-2/5)*(1-2/7)*(1-2/11)*..........*(1-2/根号下N)
注意上式中没有(1-2/9),因为9不是素数。其它不是素数的情况也一样,不出现在上面的公式中。这里,我们在上式中加上
(1-2/9)这类的因子,由于这是一个分母大于分子的分数,乘上这么个因子,只能使整个式子变小,于是,上面的式子就大于下面的式子:
(N/4)*(1-2/3)*(1-2/5)*(1-2/7)*(1-2/9)*(1-2/11)*........*(1-2/根号下N)
也就是(N/4)*(1/3)*(3/5)*(5/7)*(7/9)*(9/11)*…..............*[(根号下N)-2)]/(根号下N)
可以看出,分子、分母相消后上式等于(N/4)*(1/根号下N),分子、分母都乘以“根号下N”,就得到最简单的:(根号下N)/ 4。
也就是说,对所有偶数N而言,其包含的素数对数必然要>(根号下N)/4。当N大于16后,此式当然>1。也就是哥德巴赫猜想得证。同
时,我们的结果还给出了一个满足哥德巴赫猜想的素数对的下限,它与“根号下N”成正比,随N的无限增大,它也无限增大,因此是远远大于 哥德巴赫猜想所仅仅要求的1的。因此,我将此结果称为“强哥德巴赫猜想”。注意,上面的讨论都是针对“最不利”情况的,也就是“中点数”不含所删素数的因子的情况。此时所要删除的奇数对最多,换言之,剩下的素数对最少。因此,在这个情况下如果结论成立,其它情况就更成立了。因此不必再讨论了。
我坚信,一个如此简单的命题所描述的关于数的断语,如果它是真理,则必有简单的关于数的规律可循。因此,所谓“初等数论”是唯一的出路。用直接涉及无穷、极限的解析方法来讨论此问题,已经被证明很难有作为。
于此,我还要特别强调,在我之前已有胡桢(已故)、唐国胜二先生先后得到同样的结果(指“>根号下N/4”)。他们的证明是否严格是另一个问题(起码与笔者的切入点及思路不尽相同),但发现的关于数的规律,是相同的(客观规律只有一个)。二位特别是已故的胡桢先生在此问题上的成就,是不应该、也终究不会被忽视的。另一方面,三个作者就同样的问题分别独立地得到同样的结果,此结果为错误的概率是不是就很小了?因为真理也就是正确的结论只有一个,而错误的途径可以是极多的。在平坦的马路上的同一个地点不断有人摔倒的可能性是很低的。不是吗?
鉴于这个证明过程的极其简单性、明确性,笔者愿在此提出一个所谓的“反哥德巴赫猜想”,也就是笔者的证明过程,究竟在哪一步是错误的?如果提不出来,不是反倒证明了笔者证明的正确性吗?
严格、完整的证明,请参看笔者在“国家科技图书文献中心预印本”中的论文(强哥德巴赫猜想的证明)。
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