方法巧妙且意想不到 黎曼猜想获显著突破 陶哲轩

数学“猜想界皇冠” 黎曼猜想 ,刚刚取得全新突破!

成果来自(拉里·古斯)和 James Maynard (詹姆斯·梅纳德)——

后者正是那位初出茅庐就让陶哲轩赞不绝口,因优化张益唐“孪生素数猜想”结果一战成名,并于2022年斩获菲尔兹奖的天才数学家。

陶哲轩第一时间在社交媒体上转发了他们的新论文:

实质性改进零点密度估计

论文标题是《New large value estimates for Dirichlet polynomials》(狄利克雷多项式的新大值估计)。

简单来说,古斯和梅纳德的新成果,就是证明了狄利克雷多项式取大值的频率的新界限。

狄利克雷级数的大值问题在解析数论中有广泛而重要的应用。比如,黎曼ζ函数就可以表示为一个狄利克雷级数,其非平凡零点的分布,与ζ(s)在临界线附近的大值密切相关。

根据陶哲轩的科普,令N(σ,T)表示实部至少为σ、虚部至多为T的黎曼ζ函数的零点数量。黎曼猜想告诉我们,对于任意σ>1/2,N(σ,T)都是0。

黎曼猜想目前还没办法无条件地证明,次优的选择是证明零点密度估计,也就是对N(σ,T)给出一个非平凡上界。这里σ=3/4是一个关键值。

1940年,英厄姆得到了一个界,即:

此后的八十年中,数学界一直未能对这个界限有实质性的改进,大部分工作只是对o(1)误差动动脑筋。

这就限制住了数学家们对解析数论的探索,比如,受限于英厄姆界,为了在(x,x+x^θ)形式的几乎所有短区间内得到一个好的素数定理,长期以来数学家们只能处理θ>1/6的情况。

现在,古斯和梅纳德成功将 3/5=0.6提高到了13/25=0.52 。还是拿上面这个例子来说,θ的范围就可以从θ>1/6=0.166…提高到θ>2/15=0.133…(黎曼猜想下θ>0)。

论文的论证主要基于傅里叶分析。陶哲轩指出,前几个步骤属于标准步骤,许多数学家包括陶哲轩自己都能想到。

但这一次古斯和梅纳德做了一些“巧妙且意想不到”的选择,包括:

他们根据狄利克雷级数的大值点位置,将问题分为加性能量E(W)小、中、大三种情况,并通过参数的变化来处理每种不同情况。

其中,狄利克雷级数中隐含的相位函数 tlogn的精确形式变得非常重要。

菲尔兹奖和数学新视野奖得主们

詹姆斯·梅纳德的名字,关心数论的朋友们想来都不陌生。

作为当今数学界最闪耀的明星之一,他一路斩获拉马努金奖、柯尔奖,并在2022年获得数学界最高奖菲尔兹奖,和2023科学突破奖下的数学新视野奖。

有意思的是,梅纳德的成名之路与华裔数学家们的名字紧密关联在一起。

26岁时,他提出了一个完全独立的、比张益唐更强大的“孪生素数猜想”结果,因此声名鹊起。

而在此过程中,他又与陶哲轩发生了一段“惜才”美谈:梅纳德发表成果之前,得知大牛陶哲轩也在同一问题上,得出了基本相同的结果。但陶哲轩在看过他的证明方法之后,认为其方法比自己的更简洁。

出于惜才之心,陶哲轩主动放弃了和梅纳德联名发表这项研究的机会,以免自己的名气掩盖年轻数学家的成就。

梅纳德的战绩还包括,和Dimitris Koukoulopoulos合作攻克80年数学难题Duffin-Schaeffer猜想,和Thomas Bloom合作改进最著名的无平方差集界限等等。

目前,梅纳德在牛津大学任教授。

拉里·古斯是MIT的克劳德·香农数学教授,同样是一位数学新视野奖得主,他还获得过塞勒姆奖、克莱研究奖等奖项。

他在几何学、调和分析、拓扑学和组合学领域造诣颇深。2021年当选为美国国家科学院院士。

有点遗憾的是,拉里·古斯已经47岁,对于菲尔兹奖而言已经“超龄”(菲尔兹奖只颁发给40岁以下数学家)。

One More Thing

古斯和梅纳德的新论文一经发表,已经引发了不少关注。

网友们的热烈讨论中,同样有不少信息值得参考。

有网友po出了ζ函数的可视化网页,可以帮助理解新论文的内容。

而如果你对梅纳德其人其研究感兴趣,参考链接网友们也已总结到位了:https://news.ycombinator.com/item?id=40571995

论文地址:https://arxiv.org/abs/2405.20552

参考链接:[1]https://mathstodon.xyz/@tao/112557249982780815[2]https://news.ycombinator.com/item?id=40571995

— 完 —


黎曼猜想为什么必须证明啊。明显是对的

请证明“明显”

陶哲轩因什么尓获得菲尔兹数学奖

加州大学洛杉矶分校的陶哲轩,因调和分析、组合论、偏微分方程及解析数论等众多突破获奖。

解析数论的解析数论的发展

1896年,J.(-S.)阿达马与 la瓦莱-普桑严格地按照黎曼提出的方法和结果,用整函数理论,同时证明了素数定理:当x→∞时,π(x)~x(lnx)-1。 从此解析数论开始得到迅速发展,而在此以前的30年中却无显著进展。 在数论中应用分析方法,大致有两种情况:一是数论问题本身不涉及分析概念。 这类问题又可分为两种情形,或者有一些问题不应用分析方法就不能解决,例如,上述的狄利克雷的两个工作、三素数定理(见数论、堆垒数论)、华林问题;或者有一些问题应用分析方法可使证明简单、可以对问题做定量研究,例如,应用母函数法对整数分拆的一些恒等式的证明、欧拉证明素数有无穷多个的分析方法导致H.默滕斯证明了关于素数平均分布的三个定理、堆垒数论的许多问题引入分析方法证明解的存在性,得出解数的渐近公式或上下界估计。 二是数论问题本身必须用分析概念才能表达清楚。 例如,关于素数定理,即不大于x的素数个数π(x)等于多少的问题(见素数分布)。 此外,利用分析概念还可提出新的数论问题,例如各种数论函数的阶估计及均值估计(见格点问题)。 解决一个数论问题需要用到多深的分析工具,或者能否不用分析工具。 这也是数学家努力为之探索的问题。 例如,在1949年A.赛尔伯格与P.爱尔特希不利用ζ函数,且除了极限、ex和lnx的性质外,也不需要其他的分析知识,给出了素数定理一个十分初等的分析证明。 当然它是很复杂的。 解析数论起源于素数分布、哥德巴赫猜想、华林问题以及格点问题的研究。 解析数论的方法主要有复变积分法、圆法、筛法、指数和方法、特征和方法、密率等。 模形式论与解析数论有密切关系。

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