数王
作者:郑清伟 | 分类:游戏 | 字数:16.5万
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千年难题(三)
“人类的文明是从狩猎、农业、工业渐渐发展成今天的信息文明,互联网已经把全球捆绑在一起。通过网络,人们操纵着能源、工业生产、防卫、商业、金融等等最重要的领域。在这一张敞开的网上传递信息,你们有没有想过,信息是如何得到保密的?难道你们发出的电子邮件或电子银行的密码不会在中途被他人窃取吗?”
“这……真不知道呢。”
王鹏刚才在电话里,已经知道了路小凝等人被捉走的事情。他叹了一口气,说:“有一些坏人,他们为了得到你父亲遗留下的数学证明,可以不择手段,这也就是现在路小凝她们被捉的原因,这得从你父亲的数学成就说起。”
康立天开始静默不语,他不想打断王鹏说出整个事情真相的速度。
于是王鹏开始娓娓地道出了康寄风在当年独力解开了两道“千年难题”的事情。当看见眼前的两个少年对“黎曼猜想”和“P对NP问题”两道问题露出迷惑的神情时。他不厌其烦地开始解释。
“先说‘P对NP的问题’,世界上所有可以得出答案的问题中,其实可以分为两类,一类叫P问题,一类叫NP问题,两者之间的差别在于解决问题所需要花的步骤,举个例子,如果在一个舞会里面,我要你在一百个女孩里找出一个叫小芸的女孩。你能怎么去找?”
“我只能一个一个的去问吧?”云飞阳答。
“是的,除了逐个试错的方法,你没有别的选择,只能通过这种笨方法去解决的问题,我们就称为NP问题。”
“那P问题是什么?”云飞阳问。
“P问题就是能通过一种有效方法,很快得出答案的问题。例如,如果我给你提示,小芸是一个穿红衣服,戴眼镜,身高只有一米五的女孩,你就能排除掉很多不可能的人选,在舞会中可能一眼就能认出谁是小芸。由此可知,所有的P问题都是NP问题,但是所有的NP问题是不是也是P问题却成疑问。”
“怎么说?”
“如果我给你们两个素数,19和107,要你们算出他们的乘积,学过乘法的人都能很快算出是2033对吧?但是如果我倒过来,先给你们2033这个数,然后要你们找回它的两个素数因子,就没这么容易了。你们只能一次又一次地以试错的笨方法去验证才能找出19和107。这时候,就是一个NP问题。当然,你们可能认为‘有什么大不了呢?’,NP问题不就是要多花一点步骤吗?只要给你时间,你总能算出来的。”
“不是吗?”云飞阳愕然地看出刚才自己手上写出来的算式。
19 x 107= 2033
“如果是小位数的数字,你当然只须花个几小时就能找出它的两个素数分子,但是如果我给你的是两百位数的一个合成数!纵然是用超级电脑日夜不停地运算,也要花几百年的时间才能分解出它的两个素数成分。”
“这么久?!”两人都觉不可思议。
“对的,所以人类一直想证明,是不是所有的NP问题其实也是P问题,只是还没有找到一个有效的捷径方法去解决NP问题而已。”
“可是世界上的NP问题这么多,难道要每一个都去证明吗?”
“不用,数学家现在已经证明了,所有的NP问题中,只要能证明其中一个是等同于P问题,即证明了所有的NP问题都是P 问题。”
“这也就是说我们生活中本来很多很花时间才能解决的问题,其实可以很快就能解决了。”云飞阳说。
“是的。”
“那‘黎曼猜想’又是什么?”康立天问。
“‘黎曼猜想’比较复杂,其中的计算方程我也搞不清楚,所以只能依照你父亲当年向我解说的一个大概来告诉你。先这样说吧,如果你到一个森林远足,可是迷失了,什么是能让你们最好找到出路的方法?”
“找棵树爬上去看看附近有什么吧?”康立天说。
“是的,拼命乱走乱闯不是好办法,要找个制高点看清楚四周的地形,才能找到最佳路线走出去。”
“这和数学有关?”
“你们都已经学了代数几何,应该知道在横向的X轴和纵向的Y轴组成的二维平面上,可以把二次方程用曲线画出来。知道这样做有什么好处吗?”
“单看一眼曲线的形状,我们就对方程在哪里形成最大值,哪里形成最小值的分布可以一目了然。”
“对,如同把数展开成一个二维的地平面,人站在其上鸟瞰,数的分布就能一目了然。‘黎曼猜想’就是一个用类似的方法来研究素数分布的尝试,但是更复杂,因为它是三维的。”
“怎么说?”
“你们现在都应该知道,素数在整数中的分布,是完全没有公式可以预测出来的。但是黎曼这个数学天才,他把一个特殊的函数方程生成一个数的3D地形图,倘若他的猜想正确,这个地形图就能揭示出素数其实在整数中是如何分布的。”
“就像在森林上空看见了哪里有高山挡路,哪里有峡谷流水,看出了一条逃出去的小路一样?”
“是,黎曼猜想就如同一个能分解太阳光的三棱镜,三棱镜通过折射,把太阳光分拆成七种颜色。在数学里,它就是能折射和描绘出素数是以何种规律分布的工具。”
“所以那些人要得到我父亲的证明就是为了两百万美金的奖金?”
“不是的。你们低估了这两道千年难题的价值了。”王鹏不自觉地叹了一口气。
“还有更惊人的价值?!”他们惊奇地问。