4 000 000 000 000 000 000 проверок впустую: почему современные процессоры бессильны против гипотезы Гольдбаха

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Статья | Наука и космос

В математике есть задачи, которые выглядят как издевательство над здравым смыслом. Их условия понятны первокласснику, но решение не поддается ни гениям, ни суперкомпьютерам. Гипотеза Гольдбаха — абсолютный чемпион в этом весе. Она дразнит ученых своей очевидностью уже три столетия.

Суть проблемы укладывается в одно предложение: Каждое четное число больше двух можно представить как сумму двух простых чисел.

  • 4 = 2 + 2
  • 10 = 5 + 5 (или 3 + 7)
  • 100 = 3 + 97 (или 11 + 89)

Казалось бы, бери и подбирай. Но именно здесь начинается бездна.

Великие умы прошлого столетиями искали подвох в «детской» задаче, но так и не нашли его.
Автор: aistudio.google.com Источник: aistudio.google.com

Почему это вообще проблема?

Главная сложность кроется в природе простых чисел (тех, что делятся только на 1 и на себя). Это «атомы» математики, из которых через умножение строятся все остальные числа. Мы прекрасно понимаем их мультипликативную природу (на этом построена вся современная криптография, например, алгоритм RSA).

Но гипотеза Гольдбаха требует от нас складывать их. Это все равно что пытаться построить идеально ровную стену, используя камни, созданные природой для строительства арок. Инструменты, заточенные под умножение, ломаются при попытке применить их к сложению. Простые числа распределены в числовом ряду псевдохаотично. Предсказать, где появится следующее простое число, невероятно трудно, а доказать, что для любого четного числа N всегда найдется пара простых p1 и p2, таких что p1 + p2 = N — задача за гранью текущих возможностей математики.

Трагедия в свете керосиновой лампы и «метод решета»

За сухими формулами скрываются реальные человеческие драмы. Ближе всех к решению подошел китайский математик Чэнь Цзинжунь. В разгар Культурной революции, в крошечной каморке при свете керосиновой лампы, он доказал теорему, которую теперь называют «1 + 2».

Чэнь Цзинжунь работал над доказательством в крошечной каморке при свете лампы, пока вокруг бушевала Культурная революция.
Автор: aistudio.google.com Источник: aistudio.google.com

Что это значит? Чэнь доказал, что любое достаточно большое четное число можно представить как сумму простого числа и числа, у которого не больше двух простых множителей (то есть почти простого). Он использовал усовершенствованный «метод решета» — способ фильтрации чисел, похожий на древнее решето Эратосфена, но гораздо более сложный и тонкий. Это был колоссальный прорыв, но сделать последний шаг — убрать этот «лишний» множитель и получить чистую схему «1 + 1» — так и не удалось.

Брутфорс против бесконечности

Сегодня мы можем проверить гипотезу «в лоб» (методом перебора, или брутфорсом). Современные суперкомпьютеры перемалывают цифры вплоть до 4 квинтиллионов (4 с 18 нулями), и каждый раз результат сходится. Для инженера этого было бы достаточно: если мост стоит 4 квинтиллиона лет, значит, он надежен. Но для математика это не доказательство.

Бесконечность коварна. История знает примеры, когда гипотезы ломались на числах с сотнями нулей (например, гипотеза Пойа). Контрпример к Гольдбаху может прятаться там, куда не доберется ни один кремниевый процессор, даже если заставить его работать до тепловой смерти Вселенной.

Даже мощности современных суперкомпьютеров пасуют перед бесконечностью числового ряда. Визуализация сложности вычислений.
Автор: aistudio.google.com Источник: aistudio.google.com

Парадокс Гольдбаха учит нас смирению. Мы запускаем ракеты и обучаем нейросети, но до сих пор не понимаем фундаментальное свойство чисел, которыми пользуемся каждый день. Возможно, это утверждение истинно, но недоказуемо в рамках нашей системы аксиом (привет теореме Гёделя). И это пугает больше всего: видеть истину, но не иметь возможности к ней прикоснуться.

Изображение в превью:
Автор: aistudio.google.com
Источник: aistudio.google.com
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
Разносторонний человек.

6 комментариев

Добавить комментарий

a
Забавный народ эти филосовы-матаматики. Почему-то оч.длинные цифры их пугают, а фишка с наблюдением за поведением интерференцинной картины света — нет) ИМХО как раз она должна больше пугать, что даже пытаясь определить положение или импульс фотонов выпущенных милларды лет назад получается переменнуая картинка «на стенке». Т.е. при попытке измерить свет через миллиард лет от его прохождения щелей в преграде (грав.линза) меняет его свойства перед падением «на стенку» в наше уже время. Т.е. факт измерения мгновенно меняет свойства света «вылетевшего» миллиард лет назад. Звучит, как бредятина, но вот тут же недавно на ихбт была статья про это…
a
А что удивительного в том, что измерение меняет состояние (а не свойства) микрообъекта? Пните камешек на дороге, лежавший там год — он тоже изменит состояние.
a
Возможно я неточно сформулировал, вот эту статью почитайте: https://www.ixbt.com/live/science/proshlogo-ne-suschestvuet-kak-kvantovaya-mehanika-razreshaet-nastoyaschemu-vliyat-na-svershivsheesya.html
a
Читал. Наукообразная хрень, написанная ИИ.
С чего вы решили, что обычная вероятностная картина мира вдруг должна как-то меняться для микромира? Там ее просто нельзя игнорировать в отличии от некоторых задач классической физики.
a
Статья та мне не показалась написанной ИИ, но возможно вы правы.
a
Мне кажется, философы от науки сами себя изрядно запутали. Причина простая — очень необычная оказалась квантовая механика при ее зарождении. Не привыкли люди описывать одну изолированную частицу чисто вероятностным способом. Вот и появились разные интерпретации.
Мне ближе всего интерпретация Фока. Видимо потому, что нам преподавал один из его учеников. )))
«Волновая функция каждого микрообъекта является объективной характеристикой его реального состояния в определённых классическим образом внешних условиях. Она определяет вероятности появления различных результатов взаимодействия данного микрообъекта с другими объектами. При многократном повторении определённых внешних условий вероятности результатов взаимодействия с другими объектами проявляются в виде определённой частоты появления результатов. Эти частоты дают возможность осуществить статистическое истолкование волновой функции.»

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Квантовый интернет всё ближе: как новый эксперимент заложил основу автономных оптических сетей

Развитие квантовых технологий неизбежно ведет к созданию квантового интернета — глобальной сети, принципы работы которой будут полностью отличаться от современных телекоммуникаций....

Почему мы любим горький кофе: как организм превращает химическую тревогу во вкус любимого напитка

Восприятие горького вкуса сформировалось в процессе эволюции как базовая система биологической защиты. В отличие от сладкого или соленого вкуса, которые указывают на присутствие углеводов и...

Почему у тепличных огурцов желтеют листья? Скрытая угроза корневой системе

Огурцы в теплице требуют внимательного ухода, и изменение цвета их листьев часто служит первым сигналом о нарушениях в развитии растения. Одна из самых частых проблем — пожелтение...

Почему эволюция лишила водяных оленей рогов и подарила им клыки

Природа часто создает нестандартные комбинации, и порой привычные животные удивляют неожиданными чертами. Среди таких нетипичных представителей фауны выделяется водяной олень (Hydropotes inermis),...

Египетский суперкорабль: каким было крупнейшее гребное судно в мире

Если вы думаете, что гонка вооружений на море и строительство кораблей-гигантов — изобретение XX века с его линкорами и авианосцами, то вы почти наверняка не слышали об одном...

Focke-Wulf Fw 190 «Würger»: История альтернативной модели истребителя Люфтваффе

К концу 1930-х годов истребительная авиация Германии опиралась на единственный серийный истребитель — Messerschmitt Bf 109. Такая ситуация создавала риски «единой точки отказа»: любые...