《15歲,成為國寶級天才科學家》第214章 分層篩法(2)

作者:制式希余·2小時前

肖宿的心跳快了一拍。

如果哥德巴赫猜想的本質是一個拓撲不變數的問題,那麼它的證明,就不需要精確控制每個細節,只需要證明那個不變數不為零。

他深吸一口氣,繼續往下推:

“設X為所有素數構成的集合。考慮X的某種緊化或完備化,使其成為一個拓撲空間。

在這個空間上,定義一種加法結構,使得每個偶數n對應一個特定的子空間。

那麼,哥德巴赫猜想成立,當且僅當這個子空間與X+X相交非空。”

“如果能證明這個相交數在某種意義下是穩定的,並且對於n=4(4=2+2)已知相交數非零,那麼由穩定性,對所有更大的n,相交數也非零。”

這個思路聽起來很抽象,但數學上並非不可能。

肖宿想起自己之前研究過的顧辛流型。

那種流型的一個關鍵性質,就是它的弗洛爾同調在哈密頓擾動下保持不變。

如果能構造一個合適的流型,使得素數集合對應於它的某個拉格朗日子流形,那麼哥德巴赫猜想就變成了一個幾何定理。

沿著這條路,肖宿繼續向前探索。

他先從最基礎的地方開始,重新梳理了篩法和圓法的理論框架。

篩法的核心思想,是用一個“篩子”去過濾掉那些不想要的數。

比如要研究素數,就先列出所有整數,然後篩掉所有2的倍數、3的倍數、5的倍數……剩下的就是素數。

但篩法有個問題:篩子太密的時候,誤差項會失控。

肖宿想了一個辦法,既然不能一次篩到底,那就分層篩。

他把篩的過程拆成了好幾層,每一層只負責篩掉一部分合數,同時保留足夠的結構資訊,最後再把各層的結果用一種巧妙的方式疊加起來。

這個思路來源於他去年處理加權度量構造時的經驗。

當時他在研究有理雙曲奇點鄰近的度量問題時,面對的是一個非常類似的困境:

直接在奇點上做計算會發散,但如果把奇點周圍的空間分層展開,一層一層地逼近,最後再取極限,就能得到一個收斂得非常好的結果。

把連續空間的技巧移植到離散的整數集合上,這件事說起來簡單,做起來卻難如登天。

但肖宿最不怕的就是鴻溝,只是短暫思考了一段時間,他就開始了對這個方法的構造。

他做的第一步是下定義,也就是分清楚什麼是層。

他先把從2到N的所有整數,按照它們的最小素因子的大小,分成了若干個層次。

第一層是最小素因子小於N^{1/k}的那些合數,第二層是最小素因子在N^{1/k}到N^{2/k}之間的,以此類推,一直到最後一層,剩下的全是素數。

這個分層方式的好處是,每一層內部的數在某種意義下是“均勻”的,篩起來誤差項的增長速度會慢很多。

壞處是,層的數量k本身就是一個需要精心選擇的引數。

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