素数的分布是有规律的,这个规律就是黎曼猜想

黎曼认为:素数的分布和公式1黎曼函数)的零点有关,解的实部都在x = 1/2的直线上。

公式1的每一项都 > 0,显然它的解只能是复数解x yi,不能是实数解。

1859年前,黎曼提出:这些与素数的分布相关的解,都在x = 1/2上。

公式1在高数上叫做调和级数,当s > 1时它是收敛的

在我的上一篇文章里,曾经用概率论把它凑出来过,这里简单重复一下这个过程:

1,从大于1的整数里对2的倍数进行采样,一个数被取到的概率是1/2。

2,然后在剩下的数里对3的倍数进行采样,一个数被取到的概率是1/3。

3,然后依次对5、7、11、...... 的倍数进行采样,概率依次是1/5,1/7,1/11,......

4,依次对素数的倍数进行采样,可以取遍从2开始的所有整数,总概率是1。

5,在素数的公倍数(6、30、210,...)上虽然会有重复采样,但是这个重复概率随着个数的增长快速地下降,可以推测这个级数是收敛的:

6,但是素数之间的步长不是1,下一个位置不好确定,把步长改成1之后就变成了:

公式3显然不收敛,高数上有证明。

如果像物理一样用实验证明的话,我们可以做一个思想实验[捂脸]

2、4、8的倍数幂级数(3、9、27的倍数也一样),它们与6、30、210这种素数的公倍数不一样,后者显然下降得更快。

为了平衡这一点,给每一项加一个指数s

s > 1时,1/2、1/4、1/8之间的差距会被指数s放大,从而抑制4、8的倍数在级数里的作用,让级数变得收敛

这样,我们就用工程师的思路,凑出了如下的公式4

它与黎曼函数只差第1项的值1。

对第一项的实验解释是对所有整数采样,其他各项的解释是对2, 3, 5, ...的倍数依次采样。

指数s的抑制作用,很容易估算出来。

对于2、4、8的倍数来说,不重复的情况下采样概率是1/2,即:

这是一个等比数列,它的和是:

可以得出s = ln3/ln2(大约1.5849)时,就能抑制2的高次幂的干扰。

也可以求出3、5、7的倍数对应的s来:s = ln(p 1)/lnp,p是对应的素数。

用概率方法证明黎曼猜想(怎么用实验凑出来素数的分布规律)(1)

s的值与素数的值n

黎曼之所以要把它搞成复变函数的零点问题,恐怕是因为多项式实数域里没法解,而在复数域里都是可解的。

如果继续在实数域里折腾,除了画出一个关于s的级数近似图像之外,就没办法研究下去了。

这个级数既然能把素数的分布规律映射到实数域,那么按照对称性来说,也能把它映射到复数域

映射到复数域里之后,素数序列对整数采样概率的总和就是-1其他所有项与第1项的总和就是0了:正好可以通过复变函数的零点问题来解决。

例如,2对应的采样概率是1/2,那么总可以选一个合适的复数指数让它变成-1/2,这个在复数域里是可以做到的。

前面我们计算了,s = ln(p 1) / lnp 时就可以抑制素数p的高次幂的影响。

可以推测,存在一个最佳的s值,可以平衡所有素数的影响:既不会让更大的素数丢失信息,也不会让它们的影响过大

可以推测,跟素数的分布规律有关的s值,也是类似e这样的一个超越数

它应该像e一样包含了很多的信息。

e包含的是整数的阶乘信息,用它正好可以简化导数运算,因为幂函数连续求导的系数正好是阶乘。

科普到这里,黎曼猜想有待数学大牛们的进一步研究。

我之所以更喜欢物理,就是物理可以各种近似凑数,而数学不能[捂脸]

实验证明,在物理上就可以当作真相,但在数学上什么用也没有。

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