本作較為硬核,大家可以先讀之前的兩篇再讀此文。——筆者
這一次,我們把目光投向了黎曼函數最為神秘的那一部分——Re(s)∈(0,1)
Re(s)∈(0,1)
它滿足這個表達式:
黎曼Zeta函數在Re(s)∈(0,1)這一段本來是發散的,經過解析延拓後,黎曼把它弄得收斂了:
解析延拓使得原來沒有意義的區域變得有意義了
黎曼Zeta函數在Re(s)∈(0,1)這一段具有對稱性,它滿足:
在黎曼ζ函數中,唯獨S=1這個點是不可解析的奇點,也就是無定義的點,我們為了保證黎曼ζ函數解析延拓後的對稱性,令
(給不可解析的點賦一個值,這樣做隻是為了保留對稱性,實際上這個不可解析點并不等于什麼值,它是發散的,以我們目前的認知是無法研究奇點内部的性質的)
這樣隻是為了保證對稱性,實際上沒有什麼意義,奇點是無法研究的
于是,現在我們得到了整個複平面内黎曼ζ函數的表達式,這就是黎曼ζ函數的全貌:
黎曼ζ函數的全貌
引自up主“3bluebrown”
我們把這4個函數部分“合4為1”,可以得到一個綜合表達式:
這個等式看似複雜,實際上描述的還是上面那個複變函數圖
好了,準備工作終于算是做完了,讓我們引出傳說中的黎曼猜想:
黎曼猜想是什麼,其實很“簡單”就可以理解了,就是讓你解複變函數條件下的方程:
1.首先,人們看了看Re(s)>1,發現沒有零點,也就是s在這個區間裡沒有解。
2.接着,人們看了看負半平面的表達式,發現有解:
這很好理解,函數定義域要求我們隻能取負值,sinkπ等于0,ζ(負數)不等于0
比如:
這種奇怪的等式在分析真空漲落下的宇宙能量密度中有應用
3.然後,人們取s=x yi,發現負半平面沒有零點了,它隻有sinkπ的零點解。人們把sinkπ的這種解稱為平凡零點。意思就是平凡的、尋常的ζ(s)=0的數值解。
最後,人們把目光投向了Re(s)∈[0,1):
這下子可難倒了無數的人!
黎曼告訴人們——在Re(s)∈[0,1)範圍内的使得ζ(s)為零的解有無窮無盡個,而黎曼認為所有的零解都位于1/2直線上,但是沒能給出數學證明,這就是所謂的黎曼猜想。
有些人“不服”,他們做了大量數學實驗尋找1/2直線以外的零點,企圖推翻黎曼猜想。然而目前人們已經發現的前一億億億億...個零點都位于1/2這條直線上,還沒能出現反例。
然而必須給出嚴格的數學證明,黎曼猜想才能算真正成立,因為一億億億億...在無窮大面前渺小不堪,沒人能保證下一個驗證的零點不會出問題。
非平凡零點都位于直線1/2上嗎?
我們把這種零點稱作非平凡零點,意思就是不尋常的解。
前15個非平凡零點,大家可以帶進去試算一下,看看究竟是不是0
欲知後事如何,請聽下回分解~
愛因斯坦
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