当大家慢慢忘却费马猜想时,一件轶事让费马猜想重获新生。1908年,富二代保罗·沃尔夫斯凯尔饱受情伤,决定午夜12点自杀,结果写完遗嘱后因无事可做算起了费马猜想。他这一算错过了自杀的良辰吉日”,索性就不自杀了。为了报答这救命之恩,他把身家财产大部分留给了费马猜想,并宣称:谁要证明了这一难题,钱全部归他!
重赏之下,必有智者。20世纪,又是一股费马热浪来袭。当时全世界的数学业余爱好者和一些妄人都试图解决这个问题,但很可惜,费马猜想只是变得越来越著名,而想证明它似乎仍遥遥无期。
直到1995年,英国数学家怀尔斯教授成功获得了奖金,但这已经是几十年之后的事情了。
说起怀尔斯与费马猜想的机缘,也是有心栽花花不开,无心插柳柳成荫。无数专门研究数论的大家都没赢得这个智力游戏,反而是怀尔斯这个数论里的外行人最终赢得了胜利。
怀尔斯生平主要研究一种称为椭圆曲线的学问,有人可能不太理解,费马猜想和椭圆曲线有什么关系?以X³+Y³=Z³为例,我们可以做这样的初等变换:
x=12Z /(X+Y)
x=36(X-Y) /(X+Y)
将上式代入费马方程得
y²=x³-432
瞧,这一下就变成了椭圆曲线!现在,我们知道原来的方程没有非平凡解(所谓平凡解,就是允许X,Y,Z其中一个数是0),所以这相当于说上面的椭圆曲线方程只有显然的有理数解(12,36)和 (12,-36)。
但熟悉椭圆曲线和费马猜想的转换仅仅是一张“入场券”,这点欧拉和高斯早已各自提供了证明方法。关键还在于如何证明椭圆曲线和模形式之间是一一对应的关系,反过来间接地证明费马猜想。由此,证明谷山一志村猜想成了证明费马猜想的关键一环。
其实早在1985年,数学家弗雷就曾指出“谷山-志村猜想”和费马大定理之间的关系。他提出:假定费马猜想不成立,即存在一组非零整数a、b、c使得aⁿ+bⁿ=cⁿ(n>2),那么用这组数构造出的形如y²=x(x+aⁿ)(x-bⁿ)的椭圆曲线不可能是模曲线。弗雷命题和谷山一志村猜想矛盾,但如果能同时证明这两个命题,根据反证法就可以知道费马猜想不成立,这一假定是错误的,从而证明费马猜想。1986年,肯·里贝特成功证明了弗雷命题,但他像大多数人那样悲观地认为自己无论如何也无法攻克谷山-志村猜想。
乐天派怀尔斯恐怕是地球上少数敢在白天做梦的人,他看里贝特已经证明了弗雷命题,认为这已经到了攻克费马定理的最后阶段了重要的是,这还恰好是他的研究领域。他二话不说,把自己关在小黑屋里八年,专心孵化这颗世上最难孵的金蛋。
踩在巨人的肩膀上,怀尔斯先机智地把欧拉、热尔曼、柯西、拉梅、库默尔等人的工作全研究了一遍,然后展开题海战术,把椭圆曲线和模形式所有的既有研究成果复习了一番。
最终,他巧妙地利用了19世纪悲剧天才伽罗瓦的群论作为证明谷山一志村猜想的基础,突破性地将椭圆方程拆解成无限多个项,证明了每一个椭圆方程的第一项可以与一个模形式的第一项配对。
1991年夏天,怀尔斯将当时最前沿的科利瓦金-弗莱切方法应用于各种椭圆方程的求解之中,证明了更新、更大族的椭圆曲线也定可模形式化。沿着这一思路,怀尔斯认为自己解决了费马猜想,并把这个消息公之于众。听闻费马猜想被证明,全世界都为之沸腾但在最后的论文审核时,数学家凯兹指出证明中关于欧拉系的构造有严重缺陷,这是证明中的一个大漏洞。以为自己可以就此休息的怀尔斯只好思考用其他方法来解决这个漏洞。1994年9月,怀尔斯想起了自己当初先用岩泽理论未能突破,而后才用科利瓦金-弗莱切方法试图解决这一问题。既然单靠其中某一种方法不足以解决问题,那何不将两者结合起来试试?问题解法就是这样,岩泽理论与科利瓦金-弗莱切方法结合在一起可以完美地互相补足,再也没有任何漏洞了。
当所有人都认为怀尔斯不可能证明费马猜想时,怀尔斯最终绝地逢生。1995年,他终于证明了谷山一志村猜想和困惑了世间智者358年的费马猜想。
感悟:有的时候,事情能做成功需要一点金钱的激励,俗话说有钱能使鬼推磨,在这里也起了一定的作用。另外,费马大定理的证明,说明了一件事想要成功不一定要在本领域耕耘,换个角度也许就是突破口,就像现在很多的企业不是被本行业的企业打死的,而是被毫不相干的行业淘汰的一样。



