如果您認為高中的高等數學很糟糕,請想想三位數學家,即使在超級電腦的幫助下,他們對一個數學問題的解決方案也需要 200 TB 的基本文字。
當您認為只有 1 TB 可以容納337,920 份戰爭與和平- 有史以來最長的小說之一 - 你可以開始感受到這有多瘋狂。之前的紀錄保持者是據報道13GB 的證明,發表於 2014 年。
那麼這道可笑的數學問題是什麼呢?它被命名為布爾畢達哥拉斯三元組問題,最初由加州數學家提出羅納德·格雷厄姆早在 20 世紀 80 年代。
問題集中在畢達哥拉斯公式 a2+ b2=c2,其中 a 和 b 是三角形的短邊,c 是斜邊或最長邊。
某些由三個正整數組成的集合稱為畢達哥拉斯三元組可以代入公式中,如32+ 42= 52, 52+ 122= 132, 和 82+ 152= 172。
考慮到這一點,想像每個整數都被塗成紅色或藍色。
葛拉漢問是否有可能將所有整數塗成紅色或藍色,這樣就沒有一組畢達哥拉斯三元組 - a、b 和 c - 都是相同的顏色。他願意為任何能解決問題的人提供 100 美元。 (這應該覆蓋 1 TB 的驅動器。)
安德魯·莫斯曼在大眾力學考慮到前面的任務,這解釋了為什麼 100 美元看起來微不足道:
「讓這件事變得如此困難的是,一個整數可以是多個畢達哥拉斯三元組的一部分。以5 為例。所以3、4 和5 是畢達哥拉斯三元組。但5、12 和13 也是如此。
將這個邏輯推演到更大的數字中,你會發現這會開始變得棘手。如果 5-12-13 三元組中的 12 必須為紅色,則可能會強制進行更改,從而在某個地方產生單色三元組。
德克薩斯大學的數學家Marijn Heule、肯塔基大學的Victor Marek 和英國斯旺西大學的Oliver Kullmann 聯手解決了這個問題,他們將多種不同的技術輸入到德克薩斯大學的Stampede 超級電腦中,並縮小範圍顏色組合可能性的數量為 102,300 萬億(即 102,300)到只有1兆。
當時擁有 800 個處理器的超級計算機花了兩天時間仔細思考剩下的萬億並得出一個解決方案:7,824。一旦您嘗試 7,825 個或更多整數,您就無法創建格雷厄姆正在尋找的模式。
猜猜誰現在多了 100 美元……分成三部分!好人格雷厄姆通過了支票本月早些時候。
該證明在數學中意味著書面的演繹論證,表明你如何得出答案,它在超級電腦上佔用了 200 TB 的文件,大致相當於美國國會圖書館保存的所有數位化文字。
根據伊芙琳·蘭姆 (Evelyn Lamb) 的說法自然,三人組創建了他們解決方案的 68 GB 壓縮版本,下載、重建和驗證需要大約 30,000 小時。問題?沒有人希望讀到這樣的東西。
相反,團隊必須使用另一個電腦程式來驗證結果,並表明他們的解決方案符合原始問題的標準,而葛拉漢對確認感到滿意。
但批評者質疑這是否足夠。如果沒有人能讀懂解決方案,這並不意味著它不正確,但它沒有解決數學問題解決的一個非常重要的組成部分 - 它無法解釋為什麼從 7,825 開始著色是不可能的,它只是知道這是。
“雖然計算機解決方案已經破解了布爾畢達哥拉斯三元組問題,但它沒有提供著色不可能的根本原因,也沒有探索數字 7,825 是否有意義,”蘭姆解釋說。 “這呼應了對電腦輔助證明價值的一個常見的哲學反對意見:它們可能是正確的,但它們真的是數學嗎?”
如果數學是為了推進人類知識並理解數字對我們和我們周圍的宇宙意味著什麼,那麼電腦給出我們永遠無法理解的解決方案似乎違背了該學科的原則。
當你思考這個問題時,你可以看看預印本網站上的論文,arXiv.org。它還沒有經過同行評審,因為,我想,我們需要一個數學機器人團隊來做這件事。