介绍数学最新研究成果的文章

1 世界数学难题“寇克满之女生问题”最新研究成果 世界数学难题“寇克满之女生问题”最新研究成果 记者采访手记：五大连池一位中学教师20余年刻苦钻研世界著名数学难题，全面破译了“寇克满之女生问题”，取得了令人瞩目的成绩，为中华民族在数学领域书写了光辉的篇章。他数十年如一日，勤勤恳恳，任劳任怨，默默无闻。如今他已是60多岁的老人，视网膜脱落导致双目失明，尽管如此，他仍在刻苦钻研，从“九宫图”到“任意阶幻方”，他攻克了重重困难，总结出独特的完整理论和方法，按照他的方法，任何人都可以轻易填写“任意阶幻方”。 下面简要介绍他研究出的寇克满问题“完全连续排列形式”解答方法：用A---O代表寇克满问题中的15名女生，则该问题的解可以表现为下列五种完全连续的排列形式。符合条件的解有1920组。 A B C D E F G B C D E F G H C D E F G H I D E F G H I J E F G H I J K B C D E F G H C D E F G H I D E F G H I J E F G H I J K F G H I J K L C D E F G H I D E F G H I J E F G H I J K F G H I J K L G H I J K L M D E F G H I J E F G H I J K F G H I J K L G H I J K L M H I J K L M N E F G H I J K F G H I J K L G H I J K L M H I J K L M N I J K L M N O “完全连续排列形式”1920组解之一： AKL BGF CIM DON EJH BNM CHA DKG EOL FJI CJN DML EBA FKO GIH DJB EKI FCL GAN HOM EDC FAM GJL HKN IBO FEN GCO HBL IDA JKM GEM HFD INL JAO KCB

“千僖难题”之一：P（多项式算法）问题对NP（非多项式算法）问题 在一个周六的晚上，你参加了一个盛大的晚会。由于感到局促不安，你想知道这一大厅中是否有你已经认识的人。你的主人向你提议说，你一定认识那位正在甜点盘附近角落的女士罗丝。不费一秒钟，你就能向那里扫视，并且发现你的主人是正确的。然而，如果没有这样的暗示，你就必须环顾整个大厅，一个个地审视每一个人，看是否有你认识的人。生成问题的一个解通常比验证一个给定的解时间花费要多得多。这是这种一般现象的一个例子。与此类似的是，如果某人告诉你，数13，717，421可以写成两个较小的数的乘积，你可能不知道是否应该相信他，但是如果他告诉你它可以因子分解为3607乘上3803，那么你就可以用一个袖珍计算器容易验证这是对的。不管我们编写程序是否灵巧，判定一个答案是可以很快利用内部知识来验证，还是没有这样的提示而需要花费大量时间来求解，被看作逻辑和计算机科学中最突出的问题之一。它是斯蒂文·考克（StephenCook）于1971年陈述的。 “千僖难题”之二： 霍奇(Hodge)猜想 二十世纪的数学家们发现了研究复杂对象的形状的强有力的办法。基本想法是问在怎样的程度上，我们可以把给定对象的形状通过把维数不断增加的简单几何营造块粘合在一起来形成。这种技巧是变得如此有用，使得它可以用许多不同的方式来推广；最终导至一些强有力的工具，使数学家在对他们研究中所遇到的形形色色的对象进行分类时取得巨大的进展。不幸的是，在这一推广中，程序的几何出发点变得模糊起来。在某种意义下，必须加上某些没有任何几何解释的部件。霍奇猜想断言，对于所谓射影代数簇这种特别完美的空间类型来说，称作霍奇闭链的部件实际上是称作代数闭链的几何部件的(有理线性)组合。 “千僖难题”之三： 庞加莱(Poincare)猜想 如果我们伸缩围绕一个苹果表面的橡皮带，那么我们可以既不扯断它，也不让它离开表面，使它慢慢移动收缩为一个点。另一方面，如果我们想象同样的橡皮带以适当的方向被伸缩在一个轮胎面上，那么不扯断橡皮带或者轮胎面，是没有办法把它收缩到一点的。我们说，苹果表面是“单连通的”，而轮胎面不是。大约在一百年以前，庞加莱已经知道，二维球面本质上可由单连通性来刻画，他提出三维球面(四维空间中与原点有单位距离的点的全体)的对应问题。这个问题立即变得无比困难，从那时起，数学家们就在为此奋斗。 “千僖难题”之四： 黎曼(Riemann)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。 “千僖难题”之五： 杨－米尔斯(Yang-Mills)存在性和质量缺口 量子物理的定律是以经典力学的牛顿定律对宏观世界的方式对基本粒子世界成立的。大约半个世纪以前，杨振宁和米尔斯发现，量子物理揭示了在基本粒子物理与几何对象的数学之间的令人注目的关系。基于杨－米尔斯方程的预言已经在如下的全世界范围内的实验室中所履行的高能实验中得到证实：布罗克哈文、斯坦福、欧洲粒子物理研究所和筑波。尽管如此，他们的既描述重粒子、又在数学上严格的方程没有已知的解。特别是，被大多数物理学家所确认、并且在他们的对于“夸克”的不可见性的解释中应用的“质量缺口”假设，从来没有得到一个数学上令人满意的证实。在这一问题上的进展需要在物理上和数学上两方面引进根本上的新观念。 “千僖难题”之六： 纳维叶－斯托克斯(Navier-Stokes)方程的存在性与光滑性 起伏的波浪跟随着我们的正在湖中蜿蜒穿梭的小船，湍急的气流跟随着我们的现代喷气式飞机的飞行。数学家和物理学家深信，无论是微风还是湍流，都可以通过理解纳维叶－斯托克斯方程的解，来对它们进行解释和预言。虽然这些方程是19世纪写下的，我们对它们的理解仍然极少。挑战在于对数学理论作出实质性的进展，使我们能解开隐藏在纳维叶－斯托克斯方程中的奥秘。 “千僖难题”之七： 贝赫(Birch)和斯维讷通－戴尔(Swinnerton-Dyer)猜想 数学家总是被诸如x^2+y^2=z^2那样的代数方程的所有整数解的刻画问题着迷。欧几里德曾经对这一方程给出完全的解答，但是对于更为复杂的方程，这就变得极为困难。事实上，正如马蒂雅谢维奇(Yu.V.Matiyasevich)指出，希尔伯特第十问题是不可解的，即，不存在一般的方法来确定这样的方法是否有一个整数解。当解是一个阿贝尔簇的点时，贝赫和斯维讷通－戴尔猜想认为，有理点的群的大小与一个有关的蔡塔函数z(s)在点s=1附近的性态。特别是，这个有趣的猜想认为，如果z(1)等于0,那么存在无限多个有理点(解)，相反，如果z(1)不等于0,那么只存在有限多个这样的点。

庞家莱猜想的证明啊，是微分几何和拓扑学的皇冠啊。1905年，法国数学家庞家莱提出著名的“庞加莱猜想”：在一个三维空间中，假如一条封闭的曲线能收缩成一点，那么这个空间一定是三维的圆球。后来，这个猜想被推广至三维以上空间，被称为“高维庞加莱猜想”。 庞加莱猜想和三维空间几何化的问题是几何领域的主流，它的证明将会对数学界流形性质的认识，甚至用数学语言描述宇宙空间产生重要影响。庞加莱猜想和黎曼猜想共同被认为是数学领域最著名的两个猜想。几乎所有的数学家都梦想解决这两个问题。高维庞加莱猜想的证明比低维庞加莱猜想要容易一些。20世纪60年代初，两位美国数学家Smale 和Stallings发表论文，证明了五维及五维以上的庞加莱猜想，Smale因此获得1966年的菲尔茨奖，但这种方法无法用于证明三维与四维空间庞加莱猜想；1983年，美国数学家Freedman发表论文，证明了四维庞加莱猜想，因此获得1986年的菲尔茨奖，但这种方法无法再向前推进。 解决庞加莱猜想有几种不同的途径，刚开始是拓扑学的方法，即所谓切割方法，但这个方法到20世纪70年代就很难再进一步了。1978年，美国数学家Thurston引进几何结构的方法来做切割，这个方法很重要，他因此获得1983年的菲尔茨奖，但这个方法也无法再向前推进。至于其他大大小小的定理的证明和发现则是不胜枚举了……