正經日本數學會舉辦的學術會議上,竟然出現了一名初一學生。
年齡13歲,來做正式學術報告的那種。
他的研究,名為《帶乘數h的歐拉孿生梅森超完全數》。
更鵝妹子嚶的是,這篇數論論文的核心,還是他在小學的時候就想出來的……
這位被他的合作者、日本數學會前會長飯高茂稱為「可敬的數學家」的數學神童,名叫梶田光。
他13歲就已經發現7個數學定理的事情一經傳出,也是直接驚掉了廣大網友們的下巴:
什么什么乘數什么什么歐拉,我什么都不懂……!
日經新聞等日本媒體更是直接冠之以「天才」之名,直呼「超越孫正義」。
這個小孩究竟做了什么?
10歲挑戰孿生素數猜想
事情要從2018年說起。
日本知名數學家飯高茂的學生宮本憲一,在某天接到了一個奇怪的電話。
對方表示:
我兒子是個4年級小學生。他想學復分析。
宮本憲一當時在東京開辦了補習班,已經接觸過不少形形色色的學生。但這么離譜的要求,還是著實令他吃了一驚:那可是大學生都可能吃不消的數學知識啊。
如果說這時他還只是好奇,在真正見到這個名叫梶田光的小學生之后,這位經驗豐富的數學教育者當場就覺得hold不住了:
對方不過10歲,已經把牛頓-萊布尼茲公式等高等數學知識用得挺溜了。
他立刻轉向自己的導師求援。
宮本憲一的導師飯高茂,是日本知名數學家、Iitaka維數的提出者、日本數學會前會長,也是日本首位菲爾茲獎得主小平邦彥的弟子。
飯高茂還曾在1990年獲得日本學士院獎(日本學術界最重磅獎項之一)。
在這樣的機緣之下,與梶田光年齡相差66歲的飯高茂,最終成為了這位天才兒童的伯樂和老師。
此后的日子里,梶田光每兩周與飯高茂和宮本憲一見一次面,共同探討數學問題。
值得一提的是,飯高茂將這種討論視為「數學家間平等的爭論」。
他并不主動給梶田光出題或進行指導,只是耐心回答著小朋友提出的每一個問題。
此時,梶田光已經將目光瞄向了一些世界級數學難題。很快,他寫出了自己的第一篇論文,題目是《孿生素數猜想的證明》。
簡單來說,孿生素數猜想就是要證明,存在無窮多對間隔為「有限」的質數。
梶田光的創新之處在于,他將孿生素數猜想寫成了可以計算的公式,使用素數計數函數π(x)來轉換公式以找出素數的數量。如果存在上述無窮多對質數對,那么這個公式應該可以持續變換下去。
飯高茂看到這篇論文之后,認真地把它寄送給了其他數學家,來驗證論文是否正確。
畢竟孿生素數猜想可是當今數學界的一大熱點:張益唐、今年的菲爾茲獎得主James Maynard等人,都曾因該領域研究一舉成名。
遺憾的是,梶田光的這一初出茅廬之作,在進一步證明的過程中存在缺陷,并沒有真的攻破孿生素數猜想。
小朋友倒是毫不氣餒。后來接受外界采訪時,他表示:
我有點震驚,我以為我已經解決了這個問題。
不過現在我很高興我犯了這個錯誤。從這件事上我學會了如何研究數學:你得了解數學的各個領域并創造自己的新概念,否則就無法解決問題。
在孿生素數方面的探索,雖說失利,但打開了梶田光對數論的興趣,也為后來被認可的成果埋下伏筆。
完全數和7個定理
開頭提到,梶田光最新的研究進展,就與數論中的完全數有關,論文標題是《帶乘數h的歐拉孿生梅森超完全數》。
所謂完全數,指的是這樣一種特殊的自然數:其所有真因數之和,恰好等于它本身。
舉個例子,6=1+2+3,那么6就是一個完全數。
梶田光當前聚焦的「超完全數」,是一種廣義的完全數,指的是滿足 σ(σ(n))=2n 的正整數n。
其含義是,這個自然數的所有因數之和的所有因數之和等于自身的兩倍。
還是簡單舉個例子,4的因數為1、2、4,那么4的因數之和 σ(4)=1+2+4=7。進而得到 σ(4) 的因數是1和7,則 σ(σ(4))=1+7=8。
8是4的2倍,那么4就是一個超完全數。
而如果n既是偶數又是完全數,那么n一定是2^k。基于歐幾里得-歐拉定理,就可以關聯到另一個概念梅森素數,即梅森素數為2^(k+1)-1。
也正是上述相關研究,成為了梶田光的一塊敲門磚。
現在,他能在日本數學會舉辦的正經學術會議上,當著眾多數學研究者的面做報告,可以說,其數學研究旅程已經更進一步,受到了更多認可和關注。
并且據日本媒體報道,迄今為止,他已經在該領域發現了7個數學定理。
更具體一點說,梶田光的學術成果,包括設計了「kajita式超完全數」。其與飯高茂合作的相關論文已發表在日本期刊《現代數學》上。
另據朝日新聞報道,他在五年級(11歲)時,還發現了相關領域的「梶田光定理」。
從小對數學感興趣,但也嚴重偏科
如不少人預想那樣,梶田光從小對數學確實有些小熱情,尤其喜歡搭積木玩拼圖。
兩歲時,媽媽還在家里貼上乘法表讀給他聽,他對此十分感興趣,甚至能背出來。
此后,家里也有意識地送給他更多數字相關玩具,如算盤、計算器、帶有數字圖案的海綿拼圖墊子…
不過據梶田光說,他對數學真正產生興趣是在小學一年級。
當時,媽媽給他買了一本《數學1001》,這本書400頁還是英文版,媽媽本以為會很難,沒成想,這小孩竟然對數字和公式非常感興趣。
為了解其中內容,梶田光又加碼英語,找到英語老師求助,在其幫助陪伴下,梶田光用三年時間將這本《數學1001》內容看完——
由此,他的涉獵范圍包括幾何、數分、代數、概率統計、離散數學等各大門類,即便黎曼澤塔函數這種相對高階的知識,他也有所了解。
那時梶田光就對數學上頭到不行,身邊人問他,學數學不是很頭疼么?他一點也不覺得。
早上醒來,梶田光就在想數學問題,陪媽媽逛超市在想,幫忙打掃浴室也在想,甚至語文課上,他也忍不住拿出筆記本演算幾筆,總覺得時間不夠用。
值得一提的是,梶田光的媽媽并沒有什么特別的數學背景,甚至對數學「一竅不通」。而梶田光是她的第一個孩子,因此在教育方法上,這位母親其實是摸著石頭過河的。
但不變的是,從小時候起,對于兒子感興趣的數字和「符咒」一般的數學公式,她始終都在表達支持。
盡管在多數媒體報道中,梶田光被塑造為多才多藝的神童。數學沾邊的編程他也所涉獵,數學不相關的游泳、鋼琴芭蕾他也學過,還喜歡爵士樂。
不過,梶田光本人卻認為自己「不是天才」,只是父母允許他去做自己喜歡的事情。
而他的真實經歷,也并非一路開掛。
上小學沒幾年,他就因偏科,學習進度跟不上,一度中途輟學。
據他本人回憶,自己從三年級開始有很多課程跟不上進度,別人走后,媽媽就陪著自己在空空教室里補習跟不上的科目。
后來經校方批準,梶田光從四年級開始被允許「在家學習」。
平日里,運動會和體育課他仍到校參加,偶爾朋友們有不懂的數學問題,他也偶爾去為大家講解。
生活中,梶田光也有不少「小毛病」,比如經常忘事兒,丟三落四。別人逗逗,他就樂個不停,媽媽評價他「還只是個孩子」。
也正是在這些「準許」下,梶田光走出了自己的路。
小學五年級時,他通過數學準一級測試,水平已大于等于高三學生。此后,他又通過了大學生數學水平測試。英語方面,他也獲得大學生同等水平的成績認可。
也正如前文所說,對數學的持續學習下,他得以敲開了宮本教授以及數學家飯高茂的門,開啟高階數學鉆研之路。此外,他還成為孫正義旗下的育英財團成員,可獲得更多學習成長上的資金支持。
現在,梶田光讀初一,回到了校園。
從秋天開始他將在一所國際學校接受線上全英文的授課,上午學習化學、文學,晚上留給數學。他還表示,自己現在對經濟和物理也很感興趣。
一切順利的話,梶田光將提前2年完成高中學習,然后他想去國外繼續研究數學——
至于研究哪個領域,他自己也還沒想好。
不過,梶田光分享了自己的偶像,萊昂哈德?歐拉,一位「視解數學題和呼吸一樣重要」的人。
這位生于18世紀的數學天才解決了大量數學難題,奠定了近代數學基礎——
梶田光希望,自己也想跟他一樣,去解決前人留下的難題。
不少網友都在圍觀梶田光的表現之后,對他表達了祝福。不過,也有些許質疑和憂慮的聲音。
比如對于梶田光所發現的定理的價值,就有人發出了疑問:這些定理只是現代數學角落里的小定理,有那么難得嗎?
還有日本網友對他時不時脫離學校的求學方式表達了擔憂,認為缺乏完整的升學背景,梶田光將來真正要進入大學深造時,可能會遇上不少麻煩,「在日本,這種情況可能會很難應付」。
另外,有網友指出,對于這樣有潛力的孩子,過分吹捧無益,重要的是給予他們足夠的支持,讓他們能夠長遠地發展。
那么,你怎么看?
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