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

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.
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.
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.
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
Пишу о том, что сам посадил, построил или починил. Теорию оставлю другим. Верю, что лишь личный опыт даёт те самые правильные и нужные знания.

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

✦ ИИ  Три кадра одного ИИ-ролика: почему товар похож, а задача всё равно не выполнена

Разбираем три кадра одного нейросетевого ролика: что меняется между сценами, почему похожий силуэт ещё не доказывает сохранность товара и как проверить результат перед монтажом.

Величественный OLED Tuvio 55": полный обзор и видеообзор почти идеального телевизора за разумные деньги

Сегодня расскажу про OLED-телевизор, который действительно заслуживает отдельного внимания. Речь идёт о Tuvio T55UFGCV51 OLED с диагональю 55 дюймов. Это далеко не самый известный телевизор на...

Что будет, если возвести бесконечность в степень бесконечности? Вековую проблему решили с помощью игры для двоих

В основе современной математики лежит теория множеств — дисциплина, которая изучает совокупности объектов и их размеры. Когда речь идет о конечных наборах предметов, определить их размер...

Как работает память осьминога: ученые нашли в его мозге механизм, которого нет у человека

Осьминоги считаются одними из самых сообразительных животных на планете. В лабораториях и в дикой природе они решают сложные задачи, вскрывают закрытые контейнеры с едой, запоминают расположение...

Мы проводим 10% дня с закрытыми глазами: почему моргание не мешает нам видеть мир

Человек моргает каждые несколько секунд. Если сложить длительность всех этих коротких пауз за день, окажется, что до 10% времени бодрствования мы проводим с полностью закрытыми глазами. При...

Перфокарты считают население: как машина Холлерита обрабатывала перепись США 1890 года

В 1890 году в Вашингтоне происходило странное превращение. Миллионы ответов, записанных переписчиками на бумажных бланках, переносили на плотные карточки. Вместо фамилий и предложений на них...