5个没人能解决的数学问题

来源 :科学之谜 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dhamma
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  考拉兹猜想
  選取任意一个正整数。如果这个数字是偶数,除以2;如果它是奇数,乘以3再加1。现在,用你得到的新数字继续按上述规则处理。如此循环下去,你的数字最终都会变为1。
  如选取的是6,根据上述规则,得出序列为6,3,10,5,16,8,4,2,1。如选取的是11,根据上述规则,得出序列为11,34,17,52,26,13,40,20,10,5,16,8,4,2,1。
  这就是考拉兹猜想,是德国汉堡大学的学生洛塔尔·考拉兹在20世纪30年代提出的。数学家们用了很多数字进行测试,发现没有哪个数字最终不会变为1的。但问题是,到现在还没人能证明考拉兹猜想。也许,有一些非常大的数字经过处理后,最终会逐渐趋向于无穷大,或者一些数字会被困在某个循环中,从而无法变为1。但是,从来没有人能够找出这样的反例。
  移动沙发问题
  假设你在搬家,想把你的沙发搬到新的公寓里。问题是,走廊有个拐角,你必须想办法把你的沙发弄过去。如果沙发很小,那么就不是问题了。如果沙发很大的话,那么它可能会卡在拐角处。如果你是一个数学家,你可能就会提出这个问题:可通过走廊拐角的最大的沙发是什么样的?它不必是一个矩形的沙发,它可以是任意形状。
  上面就是移动沙发问题的基本内容。为了方便回答,这个问题还做了这些精简:整个问题只发生在二维空间中,拐角是90度,走廊的宽度为1。那么,可以通过走廊拐角的最大的二维图形是什么样子的?
  可以通过走廊拐角的最大的二维图形的面积,还被称为“沙发常数”。然而,没人知道确切地知道这个二维沙发能有多大,数学家们只是知道一些相当大的沙发可以通过去,另一些更大的沙发却通不过去。当前的研究表明,沙发常数的数值应该在2.2195和2.8284之间。
  完美的立方体问题
  记得勾股定理不?直角三角形的两条直角边长为a和b,斜边为c,那么a2+b?=c?。如果三条边长度都是正整数,那么这三个数被称为一组勾股数。例如,(3,4,5)就是一组勾股数。
  现在,让我们把这个想法扩展到三维空间中。在上面的立方体图示中, a、b、c代表着这个立方体的三条边,g代表着体对角线。那么,根据勾股定理,你会得到a?+b?+c?=g?。
  我们的目标,就是找到a、b、c和g都是整数的立方体。也就是说,找到三维空间下的勾股数。数学家们进行了很多次尝试,但是到现在也没有找到一个立方体,其三条边和体对角线都是整数的。但是,他们也没能力证明这样的立方体是不存在的。所以,寻找这种完美的立方体的任务仍在继续。
  内接正方形问题
  在纸上画出一条闭合的线。这个线圈不一定是个圆圈,可以是任何形状,但线的起点和终点必须重合,而且线与线之间不能有交叉。在这个线圈里,你可以画出一个正方形,其四个顶点都处在线圈上。1911年,一位德国数学家提出了内接正方形问题:任何一个二维的闭合线圈,是否都至少有一个内接的正方形,其四个顶点都处在线圈上?
  数学家们已经证明,在任何一个二维的闭合线圈,你都可以画出内接的三角形或矩形。但是,要想证明能画出正方形,就变得困难起来。到目前为止,还没有人能解决此问题。
  幸福结局问题
  这个问题之所以叫做“幸福结局问题”,是因为它导致了匈牙利数学家乔治·塞凯赖什和他的美女同学爱丝特·克莱因共谐连理。这个问题是从这个规律开始的:
  在一张纸上随机地画出5个点,但要求其中任意3点不共线,那么不管你怎么画,你就总能找到其中的4个点,连接起来能构成一个凸四边形——4个内角都不大于180度的四边形。
  这个是关于凸四边形的规律。后来,数学家们发现,要想画出一个凸五边形,你至少得需要9个点。而凸六边形,得需要17个点。至于凸七边形以及其他的凸多边形,数学家们就搞不清楚究竟至少需要多少个点了。
  是否存在一个公式,可以告诉我们至少需要多少个点就能画出任意一种凸多边形呢?数学家猜测,公式可能是M=1+2N-2,其中M是点的个数,N是凸多边形的边数。但到目前为止,数学家们只是证明了M是不小于1+2N-2的,还无法证明它们是相等的。所以,幸福结局问题仍悬而未决。
其他文献
射电天文学家之烦恼  几十年前,我们头顶上的空间对于射电天文学家来说,还是非常安静的处所。那时,即便使用最灵敏的天线,也只能接收到一些非常微弱的无线电波信号:产生于太古宇宙的微波背景辐射的嘶嘶声,旋转中的中子星发出的精确的鼓点声(即脉冲星信号),闪电低沉的呼啸声……然后,有了广播、电视,它们庞大的发射塔让空中充满了电磁噪音。现在,又加上了手机、GPS、闭路电视、无线宽带等,而且一些还是可移动的。于
期刊
说到什么动物爱吃粪便,许多人会想到屎壳郎,这种昆虫主食就是动物粪便,生命中的大部分时间都在忙着跟各种各样的粪便打交道。虽说吃粪便的行为有点让人觉得恶心,但毕竟没有人饲养屎壳郎当宠物,所以它们的食粪癖不仅没有让人类反感,反而还获得了“自然界清道夫”的美誉。  然而,另外一些动物就让人尴尬了,比如狗,作为人类最爱的宠物之一,狗不缺吃不缺穿,有的时候还是会莫名其妙地吃人类的粪便或者去猫砂里找粪便,一些母
期刊
世上湖水千千万,湖边钓鱼,湖里游泳,湖上泛舟,有趣又悠闲。想象一下,阳光下,平静的湖泊倒映着天空的影子,你将手缓缓伸入湖水中,想拨动那湖水,搅碎一湖的平静。突然听到一声断喝:“请停下你的手!”你会大吃一惊,愕然抬起头,发现有人阻止了你。啊!这里的湖水有毒!  致病的潟湖  原来这是在英国的巴克斯顿,这里有一处蓝色的湖泊,风平浪静时,好似一颗绿松石。湖泊周围有大量石灰岩,石灰岩中所含方解石会进入湖水
期刊
万绿丛中一点白  在美国加利佛尼亚州西北边陲,生长着世界上最高的树木——红杉。它们郁郁葱葱、枝繁叶茂、相互交错,形成一片神秘的森林。这片森林里,目前发现的最高的红杉有115米,大约相当于40层楼高。红杉平均年龄有800岁,最古老的已有2200年的历史了。  走入这片深邃的森林,满目苍翠,突然,眼前出现一小丛白色树木,看起来与周围格格不入,那便是 被称为“幽灵”的红杉。  幽灵红杉与正常的红杉不同,
期刊
小行星采矿比月球更可行  月球的矿产资源极为丰富,地球上最常见的17种元素,在月球上比比皆是。以铁为例,月球表层的铁不仅异常丰富,而且便于开采和冶炼。据悉,月球上的铁主要是氧化铁,只要把氧和铁分开就行;此外,在月球表层,铝的含量也十分丰富。月球土壤中还含有丰富的氦-3,利用氘和氦-3进行的氦聚变可作为核电站的能源,这种聚变不產生中子,安全无污染,是容易控制的核聚变,不仅可用于地面核电站,而且特别适
期刊
垃圾基因的发现  上世纪科学史上最重大的一件事就是DNA双螺旋结构的破译。从此,我们知道了基因以及它的作用。但自那以后,我们对DNA和基因的了解一直还在不断深化。  当科学家首次弄清楚DNA上的碱基是如何指导蛋白质合成的时候,他们以为,所有DNA上的碱基都是为了编码制造蛋白质而存在的。然而,到了20世纪70年代,有一点变得越来越清楚了,即基因组中仅有一小部分DNA序列参与了编码蛋白质,其余则都是垃
期刊
系鞋带、爬楼梯、倒咖啡,在这个新的国际比赛中,这些运动项目看起来有点太简单。但是如果这些参赛者借助的是机械手臂完成比赛的呢?  2016年10月8日,国际首届仿生奥运会在瑞典正式举行。在六天的时间里,来自21个国家的50支队伍将角逐六大奖项。4000多张门票提前一个月售空,观众们热血沸腾,因为这是一场半机械人比赛!  所有的参赛选手都是严重残疾者,他们丧失部分肢体或全部肢体的行动能力,只能借助配备
期刊
让我们掰指数一数,目前人类已经发现的物质形态有哪几种:首先是固态、液态、气态;其次是等离子态;最后,还有目前只在实验室里存在的玻色-爱因斯坦凝聚态和费米凝聚态。  除了这些,还有没有第七种物态呢?物理学家现在可想象不出第七种态物质是什么样的。不过,在这个问题上,拓扑学倒可以为他们指点迷津。  三个环两两相扣,当你解下任意一个,你本以为其它两个会依然扣在一起的,没想到剩余的两个便也跟着解开了,成了独
期刊
海洋是一座蕴含各种元素的大宝藏。其中有些元素很丰富,比如使海水变咸的钠和氯,而另一些的含量则微不足道,但却有着不容小觑的作用:有铁的地方生命茁壮成长;汞有致死的能力;硒含量的高低关系着物种是丰富多样还是面临灭绝……  就像看不见的木偶大师一样,这些微量元素牵制着海洋生物,既可以赋予其生命也可以将其扼杀,然而我们却很难追踪它们的痕迹。不过,总有人在坚持,一个新的国际科学研究计划——“海洋中痕量元素及
期刊
搞笑诺贝尔奖虽然也叫诺贝尔奖,但其实与真正的诺贝尔奖一点关系都没有,它就是一个搞怪的闹剧,这从它每年的得奖项目就能看出端倪,诸如“老年人的耳朵更大”“几乎所有哺乳动物的尿尿时间一样”“接吻可以减轻皮肤过敏反应”“用腌猪肉来治疗小孩子流鼻血”“将炸药制作成钻石的方法”等获得搞笑诺贝尔奖的项目,没一个是正经的研究。  不过,搞笑诺贝尔奖虽有其戏谑成份,但得主中不乏有创意的科学实验设计。俄罗斯裔荷兰物理
期刊