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  • 數學[學科]

    數學(mathematics或maths,來自希臘語,“máthēma”;經常被縮寫為“math”),是研究數量、結構、變化、空間以及信息等概念的一門學科,從某種角度看屬于形式科學的一種。數學家和哲學家對數學的確切范圍和定義有一系列的看法。

    而在人類歷史發展和社會生活中,數學也發揮著不可替代的作用,也是學習和研究現代科學技術必不可少的基本工具。

    編輯摘要

    基本信息 編輯信息模塊

    中文名稱: 數學 外文名: Mathematics(簡稱Maths或Math)
    學科分類: 一級 代表人物: 阿基米德、牛頓、歐拉、高斯等
    相關著作: 數學九章 幾何原本 定義: 研究空間形式和數量關系的科學
    起源: 人類早期的生產活動
    術語來源: 希臘語
    公车上被猛烈的进出

    目錄

    數學分支/數學[學科] 編輯

    1:數學史

    2:數理邏輯與數學基礎 a:演繹邏輯學(亦稱符號邏輯學)b:證明論 (亦稱元數學) c:遞歸論 d:模型論 e:公理集合論 f:數學基礎 g:數理邏輯與數學基礎其他學科
      3:數論
      a:初等數論 b:解析數論 c:代數數論 d:超越數論 e:丟番圖逼近 f:數的幾何 g:概率數論 h:計算數論 i:數論其他學科
      4:代數學
      a:線性代數 b:群論 c:域論 d:李群 e:李代數 f:Kac-Moody代數 g:環論 (包括交換環與交換代數,結合環與結合代數,非結合環與非結 合代數等) h:模論 i:格論 j:泛代數理論 k:范疇論 l:同調代數 m:代數K理論 n:微分代數 o:代數編碼理論 p:代數學其他學科
      5:代數幾何學
      6:幾何學
      a:幾何學基礎 b:歐氏幾何學 c:非歐幾何學 (包括黎曼幾何學等) d:球面幾何學 e:向量和張量分析 f:仿射幾何學 g:射影幾何學 h:微分幾何學 i:分數維幾何 j:計算幾何學 k:幾何學其他學科

    7:拓撲學
      a:點集拓撲學 b:代數拓撲學 c:同倫論 d:低維拓撲學 e:同調論 f:維數論 g:格上拓撲學 h:纖維叢論 i:幾何拓撲學 j:奇點理論 k:微分拓撲學 l:拓撲學其他學科
      8:數學分析

    a:微分學 b:積分學 c:級數論 d:數學分析其他學科
      9:非標準分析
      10:函數論
      a:實變函數論 b:單復變函數論 c:多復變函數論 d:函數逼近論 e:調和分析 f:復流形 g:特殊函數論 h:函數論其他學科
      11:常微分方程
      a:定性理論 b:穩定性理論 c:解析理論 d:常微分方程其他學科
      12:偏微分方程
      a:橢圓型偏微分方程 b:雙曲型偏微分方程 c:拋物型偏微分方程 d:非線性偏微分方程 e:偏微分方程其他學科
      13:動力系統
      a:微分動力系統 b:拓撲動力系統 c:復動力系統 d:動力系統其他學科
      14:積分方程
      15:泛函分析
      a:線性算子理論 b:變分法 c:拓撲線性空間 d:希爾伯特空間 e:函數空間 f:巴拿赫空間 g:算子代數 h:測度與積分 i:廣義函數論 j:非線性泛函分析 k:泛函分析其他學科
      16:計算數學
      a:插值法與逼近論b:常微分方程數值解 c:偏微分方程數值解 d:積分方程數值解 e:數值代數 f:連續問題離散化方法 g:隨機數值實驗 h:誤差分析 i:計算數學其他學科
      17:概率論
      a:幾何概率 b:概率分布 c:極限理論 d:隨機過程 (包括正態過程與平穩過程、點過程等) e:馬爾可夫過程 f:隨機分析 g:鞅論 h:應用概率論 (具體應用入有關學科) i:概率論其他學科
      18:數理統計學
      a:抽樣理論 (包括抽樣分布、抽樣調查等 )b:假設檢驗 c:非參數統計 d:方差分析 e:相關回歸分析 f:統計推斷 g:貝葉斯統計 (包括參數估計等) h:試驗設計 i:多元分析 j:統計判決理論 k:時間序列分析 l:數理統計學其他學科
      19:應用統計數學
      a:統計質量控制 b:可靠性數學 c:保險數學 d:統計模擬
      20:應用統計數學其他學科
      21:運籌學
      a:線性規劃b:非線性規劃 c:動態規劃 d:組合最優化 e:參數規劃 f:整數規劃 g:隨機規劃 h:排隊論 i:對策論 亦稱博弈論 j:庫存論 k:決策論 l:搜索論 m:圖論 n:統籌論 o:最優化 p:運籌學其他學科
      22:組合數學
      23:模糊數學

    24:量子數學

    25:應用數學 (具體應用入有關學科)

    26:數學其他學科

    發展歷史/數學[學科] 編輯

    數學(漢語拼音:shù xué;希臘語:μαθηματικ;英語:Mathematics或Maths),源自于古希臘語的μθημα(máthēma),其有學習、學問、科學之意。古希臘學者視其為哲學之起點,“學問的基礎”。另外,還有個較狹隘且技術性的意義——“數學研究”。即使在其語源內,其形容詞意義凡與學習有關的,亦會被用來指數學的。

    其在英語的復數形式,及在法語中的復數形式+es成mathématiques,可溯至拉丁文的中性復數(Mathematica),由西塞羅譯自希臘文復數τα μαθηματικ?(ta mathēmatiká).

    在中國古代,數學叫作算術,又稱算學,最后才改為數學.中國古代的算術是六藝之一(六藝中稱為“數”).

    數學起源于人類早期的生產活動,古巴比倫人從遠古時代開始已經積累了一定的數學知識,并能應用實際問題.從數學本身看,他們的數學知識也只是觀察和經驗所得,沒有綜合結論和證明,但也要充分肯定他們對數學所做出的貢獻.

    基礎數學的知識與運用是個人與團體生活中不可或缺的一部分.其基本概念的精煉早在古埃及、美索不達米亞及古印度內的古代數學文本內便可觀見.從那時開始,其發展便持續不斷地有小幅度的進展.但當時的代數學和幾何學長久以來仍處于獨立的狀態.

    代數學可以說是最為人們廣泛接受的“數學”.可以說每一個人從小時候開始學數數起,最先接觸到的數學就是代數學.而數學作為一個研究“數”的學科,代數學也是數學最重要的組成部分之一.幾何學則是最早開始被人們研究的數學分支.

    直到16世紀的文藝復興時期,笛卡爾創立了解析幾何,將當時完全分開的代數和幾何學聯系到了一起.從那以后,我們終于可以用計算證明幾何學的定理;同時也可以用圖形來形象的表示抽象的代數方程.而其后更發展出更加精微的微積分.

    現時數學已包括多個分支.創立于二十世紀三十年代的法國的布爾巴基學派則認為:數學,至少純數學,是研究抽象結構的理論.結構,就是以初始概念和公理出發的演繹系統.他們認為,數學有三種基本的母結構:代數結構(群,環,域,格……)、序結構(偏序,全序……)、拓撲結構(鄰域,極限,連通性,維數……).  

    數學被應用在很多不同的領域上,包括科學、工程、醫學和經濟學等.數學在這些領域的應用一般被稱為應用數學,有時亦會激起新的數學發現,并促成全新數學學科的發展.數學家也研究純數學,也就是數學本身,而不以任何實際應用為目標.雖然有許多工作以研究純數學為開端,但之后也許會發現合適的應用.

    具體的,有用來探索由數學核心至其他領域上之間的連結的子領域:由邏輯、集合論(數學基礎)、至不同科學的經驗上的數學(應用數學)、以較近代的對于不確定性的研究(混沌、模糊數學).

    就縱度而言,在數學各自領域上的探索亦越發深入.

    圖中數字為國家二級學科編號.

    定義/數學[學科] 編輯

    亞里士多德把數學定義為“數量科學”,這個定義直到18世紀。從19世紀開始,數學研究越來越嚴格,開始涉及與數量和量度無明確關系的群論和投影幾何等抽象主題,數學家和哲學家開始提出各種新的定義。這些定義中的一些強調了大量數學的演繹性質,一些強調了它的抽象性,一些強調數學中的某些話題。即使在專業人士中,對數學的定義也沒有達成共識。數學是否是藝術或科學,甚至沒有一致意見。[8]許多專業數學家對數學的定義不感興趣,或者認為它是不可定義的。有些只是說,“數學是數學家做的?!?/p>

    數學定義的三個主要類型被稱為邏輯學家,直覺主義者和形式主義者,每個都反映了不同的哲學思想學派。都有嚴重的問題,沒有人普遍接受,沒有和解似乎是可行的。

    數學邏輯的早期定義是本杰明·皮爾士(Benjamin Peirce)的“得出必要結論的科學”(1870)。在Principia Mathematica,Bertrand Russell和Alfred North Whitehead提出了被稱為邏輯主義的哲學程序,并試圖證明所有的數學概念,陳述和原則都可以用符號邏輯來定義和證明。數學的邏輯學定義是羅素的“所有數學是符號邏輯”(1903)。

    直覺主義定義,從數學家L.E.J. Brouwer,識別具有某些精神現象的數學。直覺主義定義的一個例子是“數學是一個接著一個進行構造的心理活動”。直觀主義的特點是它拒絕根據其他定義認為有效的一些數學思想。特別是,雖然其他數學哲學允許可以被證明存在的對象,即使它們不能被構造,但直覺主義只允許可以實際構建的數學對象。

    正式主義定義用其符號和操作規則來確定數學。 Haskell Curry將數學簡單地定義為“正式系統的科學”。[33]正式系統是一組符號,或令牌,還有一些規則告訴令牌如何組合成公式。在正式系統中,公理一詞具有特殊意義,與“不言而喻的真理”的普通含義不同。在正式系統中,公理是包含在給定的正式系統中的令牌的組合,而不需要使用系統的規則導出。  

    結構/數學[學科] 編輯

    許多如數、函數、幾何等的數學對象反應出了定義在其中連續運算或關系的內部結構.數學就研究這些結構的性質,例如:數論研究整數在算數運算下如何表示.此外,不同結構卻有著相似的性質的事情時常發生,這使得通過進一步的抽象,然后通過對一類結構用公理描述他們的狀態變得可能,需要研究的就是在所有的結構里找出滿足這些公理的結構.因此,我們可以學習群、環、域和其他的抽象系統.把這些研究(通過由代數運算定義的結構)可以組成抽象代數的領域.由于抽象代數具有極大的通用性,它時??梢员粦糜谝恍┧坪醪幌嚓P的問題,例如一些古老的尺規作圖的問題終于使用了伽羅瓦理論解決了,它涉及到域論和群論.代數理論的另外一個例子是線性代數,它對其元素具有數量和方向性的向量空間做出了一般性的研究.這些現象表明了原來被認為不相關的幾何和代數實際上具有強力的相關性.組合數學研究列舉滿足給定結構的數對象的方法.

    空間/數學[學科] 編輯

    空間的研究源自于歐式幾何.三角學則結合了空間及數,且包含有非常著名的勾股定理、三角函數等?,F今對空間的研究更推廣到了更高維的幾何、非歐幾何及拓撲學.數和空間在解析幾何、微分幾何和代數幾何中都有著很重要的角色.在微分幾何中有著纖維叢及流形上的計算等概念.在代數幾何中有著如多項式方程的解集等幾何對象的描述,結合了數和空間的概念;亦有著拓撲群的研究,結合了結構與空間.李群被用來研究空間、結構及變化.

    基礎/數學[學科] 編輯

    旋轉曲面 旋轉曲面

    主條目:數學基礎

    為了弄清楚數學基礎,數學邏輯和集合論等領域被發展了出來.德國數學家康托爾(1845-1918)首創集合論,大膽地向“無窮大”進軍,為的是給數學各分支提供一個堅實的基礎,而它本身的內容也是相當豐富的,提出了實無窮的思想,為以后的數學發展作出了不可估量的貢獻.

    集合論在20世紀初已逐漸滲透到了各個數學分支,成為了分析理論,測度論,拓撲學及數理科學中必不可少的工具.20世紀初,數學家希爾伯特在德國傳播了康托爾的思想,把集合論稱為“數學家的樂園”和“數學思想最驚人的產物”.英國哲學家羅素把康托的工作譽為“這個時代所能夸耀的最巨大的工作”

    邏輯/數學[學科] 編輯

    主條目: 數理邏輯

    數學邏輯專注在將數學置于一堅固的公理架構上,并研究此一架構的成果.就其本身而言,其為哥德爾第二不完備定理的產地,而這或許是邏輯中最廣為流傳的成果.現代邏輯被分成遞歸論、模型論和證明論,且和理論計算機科學有著密切的關聯性.

    符號/數學[學科] 編輯

    主條目: 數學符號

    也許我國古代的算籌是世界上最早使用的符號之一,起源于商代的占卜.

    我們現今所使用的大部分數學符號都是到了16世紀后才被發明出來的.在此之前,數學是用文字書寫出來,這是個會限制住數學發展的刻苦程序.現今的符號使得數學對于人們而言更便于操作,但初學者卻常對此感到怯步.它被極度的壓縮:少量的符號包含著大量的訊息.如同音樂符號一般,現今的數學符號有明確的語法和難以以其他方法書寫的訊息編碼.

    嚴謹性/數學[學科] 編輯

    數學語言亦對初學者而言感到困難.如何使這些字有著比日常用語更精確的意思,亦困惱著初學者,如開放和域等字在數學里有著特別的意思.數學術語亦包括如同胚及可積性等專有名詞.但使用這些特別符號和專有術語是有其原因的:數學需要比日常用語更多的精確性.數學家將此對語言及邏輯精確性的要求稱為“嚴謹”.

    嚴謹是數學證明中很重要且基本的一部分.數學家希望他們的定理以系統化的推理依著公理被推論下去.這是為了避免依著不可靠的直觀,從而得出錯誤的“定理”或"證明",而這情形在歷史上曾出現過許多的例子.在數學中被期許的嚴謹程度因著時間而不同:希臘人期許著仔細的論點,但在牛頓的時代,所使用的方法則較不嚴謹.牛頓為了解決問題所作的定義,到了十九世紀才讓數學家用嚴謹的分析及正式的證明妥善處理。數學家們則持續地在爭論電腦輔助證明的嚴謹度.當大量的計算難以被驗證時,其證明亦很難說是有效地嚴謹.

    數量/數學[學科] 編輯

    數量的學習起于數,一開始為熟悉的自然數及整數與被描述在算術內的有理和無理數.

    另一個研究的領域為其大小,這個導致了基數和之后對無限的另外一種概念:阿列夫數,它允許無限集合之間的大小可以做有意義的比較.

    簡史/數學[學科] 編輯

    西方數學簡史

    數學的演進大約可以看成是抽象化的持續發展,或是題材的延展.而東西方文化也采用了不同的角度,歐洲文明發展出來幾何學,而中國則發展出算術.第一個被抽象化的概念大概是數字(中國的算籌),其對兩個蘋果及兩個橘子之間有某樣相同事物的認知是人類思想的一大突破.除了認知到如何去數實際物件的數量,史前的人類亦了解如何去數抽象概念的數量,如時間—日、季節和年.算術(加減乘除)也自然而然地產生了.

    更進一步則需要寫作或其他可記錄數字的系統,如符木或于印加人使用的奇普.歷史上曾有過許多各異的記數系統.

    古時,數學內的主要原理是為了研究天文,土地糧食作物的合理分配,稅務和貿易等相關的計算.數學也就是為了了解數字間的關系,為了測量土地,以及為了預測天文事件而形成的.這些需要可以簡單地被概括為數學對數量、結構、空間及時間方面的研究.

    西歐從古希臘到16世紀經過文藝復興時代,初等代數、以及三角學等初等數學已大體完備.但尚未出現極限的概念.

    17世紀在歐洲變量概念的產生,使人們開始研究變化中的量與量的互相關系和圖形間的互相變換.在經典力學的建立過程中,結合了幾何精密思想的微積分的方法被發明.隨著自然科學和技術的進一步發展,為研究數學基礎而產生的集合論和數理邏輯等領域也開始慢慢發展.  

    中國數學簡史

    主條目:中國數學史

    數學古稱算學,是中國古代科學中一門重要的學科,根據中國古代數學發展的特點,可以分為五個時期:萌芽;體系的形成;發展;繁榮和中西方數學的融合.

    相關/數學[學科] 編輯

    中國古代算術的許多研究成果里面就早已孕育了后來西方數學才涉及的思想方法,近現代也有不少世界領先的數學研究成果就是以華人數學家命名的:

    李善蘭恒等式 數學家李善蘭在級數求和方面的研究成果,在國際上被命名為“李善蘭恒等式”(或李氏恒等式).

    華氏定理 數學家華羅庚關于完整三角和的研究成果被國際數學界稱為“華氏定理”;另外他與數學家王元提出多重積分近似計算的方法被國際上譽為“華—王方法”.

    蘇氏錐面 數學家蘇步青在仿射微分幾何學方面的研究成果在國際上被命名為“蘇氏錐面”.

    熊氏無窮級 數學家熊慶來關于整函數與無窮級的亞純函數的研究成果被國際數學界譽為“熊氏無窮級”.

    陳示性類 數學家陳省身關于示性類的研究成果被國際上稱為“陳示性類”.

    周氏坐標數學家周煒良在代數幾何學方面的研究成果被國際數學界稱為“周氏坐標;另外還有以他命名的“周氏定理”和“周氏環”.
      

    吳氏方法 數學家吳文俊關于幾何定理機器證明的方法被國際上譽為“吳氏方法”;另外還有以他命名的“吳氏公式”.

    王氏 悖論 數學家王浩關于數理邏輯的一個命題被國際上定為“王氏悖論”.

    柯氏定理 數學家柯召關于卡特蘭問題的研究成果被國際數學界稱為“柯氏定理”;另外他與數學家孫琦在數論方面的研究成果被國際上稱為“柯—孫猜測”.

    陳氏定理】數學家陳景潤在哥德巴赫猜想研究中提出的命題被國際數學界譽為“陳氏定理”.

    楊—張定理 數學家楊樂和張廣厚在函數論方面的研究成果被國際上稱為“楊—張定理”.

    陸氏猜想 數學家陸啟鏗關于常曲率流形的研究成果被國際上稱為“陸氏猜想”.

    【夏氏不等式 數學家夏道行在泛函積分和不變測度論方面的研究成果被國際數學界稱為“夏氏不等式”.

    姜氏空間 數學家姜伯駒關于尼爾森數計算的研究成果被國際上命名為“姜氏空間”;另外還有以他命名的“姜氏子群”.

    侯氏定理 數學家侯振挺關于馬爾可夫過程的研究成果被國際上命名為“侯氏定理”.

    周氏猜測】數學家周海中關于梅森素數分布的研究成果被國際上命名為“周氏猜測”.

    王氏定理 數學家王戌堂關于點集拓撲學的研究成果被國際數學界譽為“王氏定理”.

    袁氏引理 數學家袁亞湘在非線性規劃方面的研究成果被國際上命名為“袁氏引理”.

    景氏算子 數學家景乃桓在對稱函數方面的研究成果被國際上命名為“景氏算子”.

    陳氏文法 數學家陳永川在組合數學方面的研究成果被國際上命名為“陳氏文法”.

    數學名言/數學[學科] 編輯

    外國人物

    萬物皆數.——畢達哥拉斯

    幾何無王者之道.——歐幾里德

    數學是上帝用來書寫宇宙的文字.——伽利略

    我決心放棄那個僅僅是抽象的幾何.這就是說,不再去考慮那些僅僅是用來練思想的問題.我這樣做,是為了研究另一種幾何,即目的在于解釋自然現象的幾何.——笛卡兒(Rene Descartes 1596-1650)

    數學家們都試圖在這一天發現素數序列的一些秩序,我們有理由相信這是一個謎,人類的心靈永遠無法滲入?!獨W拉

    數學中的一些美麗定理具有這樣的特性: 它們極易從事實中歸納出來, 但證明卻隱藏的極深.數學是科學之王.——高斯

    這就是結構好的語言的好處,它簡化的記法常常是深奧理論的源泉.——拉普拉斯(Pierre Simon Laplace 1749-1827)

    如果認為只有在幾何證明里或者在感覺的證據里才有必然,那會是一個嚴重的錯誤.——柯西(Augustin Louis Cauchy 1789-1857)

    數學的本質在于它的自由.——康托爾(Georg Ferdinand Ludwig Philipp Cantor 1845-1918)

    音樂能激發或撫慰情懷,繪畫使人賞心悅目,詩歌能動人心弦,哲學使人獲得智慧,科學可改善物質生活,但數學能給予以上的一切.——克萊因(Christian Felix Klein 1849-1925)

    只要一門科學分支能提出大量的問題, 它就充滿著生命力, 而問題缺乏則預示獨立發展的終止或衰亡. ——希爾伯特(David Hilbert 1862-1943)

    問題是數學的心臟.——保羅·哈爾莫斯(Paul Halmos 1916-2006)
      時間是個常數,但對勤奮者來說,是個‘變數’.用‘分’來計算時間的人比用‘小時’來計算時間的人時間多59倍.——雷巴柯夫

    中國人物

    祖沖之 祖沖之

    事類相推,各有攸歸,故枝條雖分而同本干知,發其一端而已.又所析理以辭,解體用圖,庶亦約而能周,通而不黷,覽之者思過半矣.——劉徽

    遲疾之率,非出神怪,有形可檢,有數可推.——祖沖之(429-500)

    新的數學方法和概念,常常比解決數學問題本身更重要.——華羅庚

    數學表達上準確簡潔、邏輯上抽象普適、形式上靈活多變,是宇宙交際的理想工具.——周海中  

    科學需要實驗.但實驗不能絕對精確.如有數學理論,則全靠推論,就完全正確了.這科學不能離開數學的原因.

    許多科學的基本觀念,往往需要數學觀念來表示.所以數學家有飯吃了,但不能得諾貝爾獎,是自然的.數學中沒有諾貝爾獎,這也許是件好事.諾貝爾獎太引人注目,會使數學家無法專注于自己的研究.——陳省身

    現代高能物理到了量子物理以后,有很多根本無法做實驗,在家用紙筆來算,這跟數學家想樣的差不了多遠,所以說數學在物理上有著不可思議的力量.——丘成桐

    看書和寫作業要注意順序.我們要養成良好的學習方法,盡量回家后先復習一下當天學習的知識,特別是所記的筆記要重點關照,然后再寫作業,這樣效果更佳.  

    標點/數學[學科] 編輯

    數學是一門國際性的學科,對各個方面都要求嚴謹.

    我國規定初等及以上的數學已可以算作是科技類文獻.

    我國規定文獻類文章句號必須用“.”,數學采用的目的一是為此,二是為了避免和下腳標混淆,三是因為我國曾在國際上投稿數學類研究報告,人家卻不采用,因為外國的句號大多不是“?!保?/p>

    在證明題中,∵(因為)后面要用“,”,∴(所以)后面要用“.”,在一道大題中若有若干小問,則每小問結束接“;”,最后一問結束用“.”,在①②③④這樣的序號后都應用“;”表連接,最后一個序號后用“.”表結束.

    學科分布/數學[學科] 編輯

    具有數學一級學科國家重點學科的大學  :

    (注:一級學科國家重點學科所覆蓋的二級學科都是國家重點學科.)
      

    具有數學二級學科國家重點學科的大學(不包括以上列表)  :

    公式/數學[學科] 編輯

    公式是數學重要部分。例如……

    數學[學科] 數學[學科]

    參見/數學[學科] 編輯

    ? 純粹數學、應用數學

    ? 初等數學、高等數學

    ? 近代數學、現代數學

    ? 數學方法

    ? 數學題

    ? 數學家

    ? 數學名言

    ? 數學史

    ? 中國數學史

    ? 數學文化

    ? 數學公式

    ? 數學名詞

    ? 常數

    八大難題/數學[學科] 編輯

    前七大難題是公認的七大難題,第八難題為世界三大猜想之一。

    一:

    P(多項式算法)問題對NP(非多項式算法)問題 在一個周六的晚上,你參加了一個盛大的晚會。由于感到局促不安,你想知道這一大廳中是否有你已經認識的人。你的主人向你提議說,你一定認識那位正在甜點盤附近角落的女士羅絲。不費一秒鐘,你就能向那里掃視,并且發現你的主人是正確的。然而,如果沒有這樣的暗示,你就必須環顧整個大廳,一個個地審視每一個人,看是否有你認識的人。生成問題的一個解通常比驗證一個給定的解時間花費要多得多。這是這種一般現象的一個例子。與此類似的是,如果某人告訴你,數13,717,421可以寫成兩個較小的數的乘積,你可能不知道是否應該相信他,但是如果他告訴你它可以因子分解為3607乘上3803,那么你就可以用一個袖珍計算器容易驗證這是對的。不管我們編寫程序是否靈巧,判定一個答案是可以很快利用內部知識來驗證,還是沒有這樣的提示而需要花費大量時間來求解,被看作邏輯和計算機科學中最突出的問題之一。它是斯蒂文·考克(StephenCook)于1971年陳述的。

    二:

    霍奇(Hodge)猜想 二十世紀的數學家們發現了研究復雜對象的形狀的強有力的辦法?;鞠敕ㄊ菃栐谠鯓拥某潭壬?,我們可以把給定對象的形狀通過把維數不斷增加的簡單幾何營造塊粘合在一起來形成。這種技巧是變得如此有用,使得它可以用許多不同的方式來推廣;最終導至一些強有力的工具,使數學家在對他們研究中所遇到的形形色色的對象進行分類時取得巨大的進展。不幸的是,在這一推廣中,程序的幾何出發點變得模糊起來。在某種意義下,必須加上某些沒有任何幾何解釋的部件?;羝娌孪霐嘌?,對于所謂射影代數簇這種特別完美的空間類型來說,稱作霍奇閉鏈的部件實際上是稱作代數閉鏈的幾何部件的(有理線性)組合。

    三:

    龐加萊(Poincare)猜想(已被證明) 如果我們伸縮圍繞一個蘋果表面的橡皮帶,那么我們可以既不扯斷它,也不讓它離開表面,使它慢慢移動收縮為一個點。另一方面,如果我們想象同樣的橡皮帶以適當的方向被伸縮在一個輪胎面上,那么不扯斷橡皮帶或者輪胎面,是沒有辦法把它收縮到一點的。我們說,蘋果表面是“單連通的”,而輪胎面不是。大約在一百年以前,龐加萊已經知道,二維球面本質上可由單連通性來刻畫,他提出三維球面(四維空間中與原點有單位距離的點的全體)的對應問題。這個問題立即變得無比困難,從那時起,數學家們就在為此奮斗。

    四:

    黎曼(Riemann)假設 有些數具有不能表示為兩個更小的數的乘積的特殊性質,例如,2,3,5,7,等等。這樣的數稱為素數;它們在純數學及其應用中都起著重要作用。在所有自然數中,這種素數的分布并不遵循任何有規則的模式;然而,德國數學家黎曼(1826~1866)觀察到,素數的頻率緊密相關于一個精心構造的所謂黎曼蔡塔函數z(s$的性態。著名的黎曼假設斷言,方程z(s)=0的所有有意義的解都在一條直線上。這點已經對于開始的1,500,000,000個解驗證過。證明它對于每一個有意義的解都成立將為圍繞素數分布的許多奧秘帶來光明。

    五:

    楊-米爾斯(Yang-Mills)存在性和質量缺口 量子物理的定律是以經典力學的牛頓定律對宏觀世界的方式對基本粒子世界成立的。大約半個世紀以前,楊振寧和米爾斯發現,量子物理揭示了在基本粒子物理與幾何對象的數學之間的令人注目的關系?;跅睿谞査狗匠痰念A言已經在如下的全世界范圍內的實驗室中所履行的高能實驗中得到證實:布羅克哈文、斯坦福、歐洲粒子物理研究所和筑波。盡管如此,他們的既描述重粒子、又在數學上嚴格的方程沒有已知的解。特別是,被大多數物理學家所確認、并且在他們的對于“夸克”的不可見性的解釋中應用的“質量缺口”假設,從來沒有得到一個數學上令人滿意的證實。在這一問題上的進展需要在物理上和數學上兩方面引進根本上的新觀念。

    六:

    納維葉-斯托克斯(Navier-Stokes)方程的存在性與光滑性 起伏的波浪跟隨著我們的正在湖中蜿蜒穿梭的小船,湍急的氣流跟隨著我們的現代噴氣式飛機的飛行。數學家和物理學家深信,無論是微風還是湍流,都可以通過理解納維葉-斯托克斯方程的解,來對它們進行解釋和預言。雖然這些方程是19世紀寫下的,我們對它們的理解仍然極少。挑戰在于對數學理論作出實質性的進展,使我們能解開隱藏在納維葉-斯托克斯方程中的奧秘。

    七:

    貝赫(Birch)和斯維訥通-戴爾(Swinnerton-Dyer)猜想 數學家總是被諸如x^2+y^2=z^2那樣的代數方程的所有整數解的刻畫問題著迷。歐幾里德曾經對這一方程給出完全的解答,但是對于更為復雜的方程,這就變得極為困難。事實上,正如馬蒂雅謝維奇(Yu.V.Matiyasevich)指出,希爾伯特第十問題是不可解的,即,不存在一般的方法來確定這樣的方法是否有一個整數解。當解是一個阿貝爾簇的點時,貝赫和斯維訥通-戴爾猜想認為,有理點的群的大小與一個有關的蔡塔函數z(s)在點s=1附近的性態。特別是,這個有趣的猜想認為,如果z(1)等于0,那么存在無限多個有理點(解),相反,如果z(1)不等于0,那么只存在有限多個這樣的點。

    八:

    哥德巴赫猜想在1742年6月7日給歐拉的信中,哥德巴赫提出了以下猜想:a) 任一不小于6之偶數,都可以表示成兩個奇質數之和;b) 任一不小于9之奇數,都可以表示成三個奇質數之和。歐拉在回信中也提出另一等價版本,即任一大于2的偶數都可寫成兩個質數之和?,F在通常把這兩個命題統稱為哥德巴赫猜想。把命題"任何一個大偶數都可以表示成為一個素因子個數不超過a個的數與另一個素因子不超過b個的數之和"記作"a+b",哥氏猜想就是要證明"1+1"成立。1966年陳景潤證明了"1+2"成立,即"任何一個大偶數都可表示成一個素數與另一個素因子不超過2個的數之和"。  

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