如果您认为高中的高等数学很糟糕,请想想三位数学家,即使在超级计算机的帮助下,他们对一个数学问题的解决方案也需要 200 TB 的基本文本。
当您认为只有 1 TB 可以容纳337,920 份战争与和平- 有史以来最长的小说之一 - 你可以开始感受到这有多么疯狂。之前的纪录保持者是据报道13GB 的证明,发表于 2014 年。
那么这道可笑的数学问题是什么呢?它被命名为布尔毕达哥拉斯三元组问题,最初由加利福尼亚数学家提出罗纳德·格雷厄姆早在 20 世纪 80 年代。
问题集中在毕达哥拉斯公式 a2+ b2=c2,其中 a 和 b 是三角形的短边,c 是斜边或最长边。
某些由三个正整数组成的集合称为毕达哥拉斯三元组可以代入公式中,如32+ 42= 52, 52+ 122= 132, 和 82+ 152= 172。
考虑到这一点,想象每个整数都被涂成红色或蓝色。
格雷厄姆问是否有可能将所有整数涂成红色或蓝色,这样就没有一组毕达哥拉斯三元组 - a、b 和 c - 都是相同的颜色。他愿意为任何能解决问题的人提供 100 美元。 (这应该覆盖 1 TB 的驱动器。)
安德鲁·莫斯曼在大众力学考虑到前面的任务,这解释了为什么 100 美元看起来微不足道:
“让这件事变得如此困难的是,一个整数可以是多个毕达哥拉斯三元组的一部分。以 5 为例。所以 3、4 和 5 是毕达哥拉斯三元组。但 5、12 和 13 也是如此。如果 5 在第一个中是蓝色的例如,那么第二个它必须是蓝色的,这意味着 12 或 13 必须是红色的。
将这个逻辑推演到更大的数字中,你就会发现这会开始变得棘手。如果 5-12-13 三元组中的 12 必须为红色,则可能会强制进行更改,从而在某个地方产生单色三元组。”
德克萨斯大学的数学家 Marijn Heule、肯塔基大学的 Victor Marek 和英国斯旺西大学的 Oliver Kullmann 联手解决了这个问题,他们将多种不同的技术输入到德克萨斯大学的 Stampede 超级计算机中,并缩小范围颜色组合可能性的数量为 102,300 万亿(即 102,300)到只有1万亿。
当时拥有 800 个处理器的超级计算机花了两天时间仔细思考剩下的万亿并得出一个解决方案:7,824。一旦您尝试 7,825 个或更多整数,您就无法创建格雷厄姆正在寻找的模式。
猜猜谁现在多了 100 美元……分成三部分!好人格雷厄姆通过了支票本月早些时候。
该证明在数学中意味着书面的演绎论证,表明你如何得出答案,它在超级计算机上占用了 200 TB 的文件,大致相当于美国国会图书馆保存的所有数字化文本。
根据伊芙琳·兰姆 (Evelyn Lamb) 的说法自然,三人组创建了他们解决方案的 68 GB 压缩版本,下载、重建和验证需要大约 30,000 小时。问题?没有人希望读到这样的东西。
相反,团队必须使用另一个计算机程序来验证结果,并表明他们的解决方案符合原始问题的标准,格雷厄姆对确认感到满意。
但批评者质疑这是否足够。如果没有人能读懂解决方案,这并不意味着它不正确,但它没有解决数学问题解决的一个非常重要的组成部分 - 它无法解释为什么从 7,825 开始着色是不可能的,它只是知道这是。
“虽然计算机解决方案已经破解了布尔毕达哥拉斯三元组问题,但它没有提供着色不可能的根本原因,也没有探索数字 7,825 是否有意义,”兰姆解释说。 “这呼应了对计算机辅助证明价值的一个常见的哲学反对意见:它们可能是正确的,但它们真的是数学吗?”
如果数学是为了推进人类知识并理解数字对我们和我们周围的宇宙意味着什么,那么计算机给出我们永远无法理解的解决方案似乎违背了该学科的原则。
当你思考这个问题时,你可以看看预印本网站上的论文,arXiv.org。它还没有经过同行评审,因为,我想,我们需要一个数学机器人团队来做这件事。