QuizWit

[알림판목록 I] [알림판목록 II] [글목록][이 전][다 음]
[ QuizWit ] in KIDS
글 쓴 이(By): Convex (4ever 0~)
날 짜 (Date): 2002년 7월  9일 화요일 오전 12시 22분 15초
제 목(Title): 143년된 문제 


from nyt


143-Year-Old Problem Still Has Mathematicians Guessing
By BRUCE SCHECHTER


In the early years of the 20th century, the great British mathematician 
Godfrey Harold Hardy used to take out a peculiar form of travel insurance 
before boarding a boat to cross the North Sea. If the weather looked 
threatening he would send a postcard on which he announced the solution of 
the Riemann hypothesis. Hardy, wrote his biographer, Constance Reid, was 
convinced "that God ?with whom he waged a very personal war ?would not let 
Hardy die with such glory."

The Riemann hypothesis, first tossed off by Bernhard Riemann in 1859 in a 
paper about the distribution of prime numbers, is still widely considered 
to be one of the greatest unsolved problems in mathematics, sure to wreath 
its conqueror with glory ?and, incidentally, lots of cash. Two years ago, 
to celebrate the millennium, the Clay Mathematics Institute announced an 
award of a million dollars for a proof (or refutation) of the hypothesis.

Whether in pursuit of glory, cash ("prizes attract cranks," one 
mathematician sniffed) or pure mental satisfaction, more than a hundred of 
the world's leading mathematicians came to New York City recently to 
attend an unusual conference at New York University's Courant Institute. 
While most math conferences are devoted to presenting completed work, this 
one was held for mathematicians to swap hunches, warn of dead ends and get 
new ideas that could ultimately lead to a solution.

"One of the things we hope to do is to consolidate the approaches," said 
Dr. Brian Conrey, a professor of mathematics at Oklahoma State University 
and executive director of the American Institute of Mathematics, a private 
group that organized the meeting with support from the Courant Institute 
and the National Science Foundation. "We're looking for brand-new ideas 
with which to open the door."

There was a guarded optimism among the mathematicians that promising new 
ideas were being put forward, but in mathematics prognostication is a 
dangerous game. Hardy, for example, rated the Riemann hypothesis less 
difficult than Fermat's conjecture, which Dr. Andrew Wiles of Princeton 
solved in 1993, after working for seven years in secrecy. Dr. Wiles, as it 
happens, dropped in on the conference, but when asked if this meant he was 
now attacking the hypothesis he shrugged and said, "Well, it's a spectator 
sport, you know."

As in all sports, it helps to know the rules of the game. Riemann made his 
hypothesis in the course of a 10-page paper he wrote on the distribution 
of prime numbers that is considered to be one of the most important papers 
in the history of number theory, a history that stretches back more than 
2,500 years.

Prime numbers are numbers that are divisible only by one and themselves 
?they are the atoms of arithmetic, for any number is either a prime or a 
product of primes. The first few primes are 2, 3, 5, 7, 11 and 13 ?but 
despite their simple definition the prime numbers appear to be scattered 
randomly amid the integers.

There is no simple way to tell if a number is prime, and that is the basis 
for most modern encryption schemes. Solving the hypothesis could lead to 
new encryption schemes and possibly provide tools that would make existing 
schemes, which depend on the properties of prime numbers, more vulnerable.

Despite the random occurrence of individual primes, the primes themselves 
were found to follow a remarkably simple distribution. In 1792, when he 
was 15, Karl Friedrich Gauss decided to examine the number of primes less 
than a given number. He discovered that the primes became, on average, 
sparser the further out he looked and that this dwindling obeyed a simple, 
logarithmic law. He had no idea why this was so, but it was intriguing.

In 1859, Riemann, who had been a student of Gauss, took up the question of 
the distribution of primes in his only paper on number theory. With that 
paper he revolutionized the field, as he had the fields of geometry (his 
math became the basis for Einstein's theory of gravitation) and several 
other branches of mathematics. What Riemann discovered was a way of using 
the properties of a relatively simple function to count the primes. 

What was so remarkable about Riemann's zeta function was that it somehow 
took a question about prime numbers ?those discrete atoms of simple 
arithmetic, things easy to imagine ?and put it in terms of a far larger 
and more esoteric class of numbers known as complex numbers. Complex 
numbers are a generalization of the familiar decimal numbers that 
mathematicians call the real numbers.

While the real numbers can be thought of as points on an infinite line, 
the complex numbers are points on a plane. One axis of this complex plane 
corresponds to the real numbers, and the other corresponds to the 
"imaginary" numbers ?which were introduced so that negative numbers could 
have square roots, and are no more imaginary than real numbers. A function 
like Riemann's zeta function is simply a rule that takes a point on this 
plane and sends it to some other point.

By moving the problem to the complex plane Riemann had access to a whole 
new set of powerful mathematical tools, many of which he had developed 
himself. What was going on with the primes turned out to be a shadow of 
what was going on in this more general world.

Riemann showed that if he knew where the value of his zeta function went 
to zero he would be able to predict the distribution of the primes. He was 
able to prove that aside from some "trivial" zeros ?located at -2, -4, -6, 
and so on and thus easily included in his equations ?the zeros of the zeta 
function all lay within a strip one unit wide running along the imaginary 
axis.

Somehow the distribution of these zeros mirrored or encoded the 
distribution of the prime numbers. Riemann guessed that all of the zeros 
ran along the middle of the critical strip like the dotted line on a 
highway. Nobody is sure why he made this guess, but it has proven to be 
inspired. Over the past few decades billions of zeros of the zeta function 
have been calculated by computer, and every one of them obeys Riemann's 
hypothesis. 

Most of the conference attendees would be shocked if a stray zero were 
found and Riemann was proven wrong. They would agree with John Frye, the 
chief executive of Frye's Electronics and a math major who used his 
fortune to found the mathematics institute. "I think we would have a 
better chance of finding life on Mars than finding a counter-example," he 
said.

But the field is rife with examples of hypotheses that seem to be true but 
are subsequently proven to fail at numbers beyond the reach of any 
conceivable computer. Only a mathematical proof, based on logic, can 
handle questions of the infinite.

Still, calculating the zeros of zeta is not an idle pursuit. In 1972, Hugh 
Montgomery, a mathematician at the University of Michigan, investigated 
the statistical distribution of the zeros. He found that they were 
scattered randomly but seemed to repel each other slightly ?they did not 
clump together. On a trip to the Institute for Advanced Study in Princeton 
he showed his result to the physicist Freeman Dyson.

By sheer luck, Dr. Dyson was one of the few people in the world who would 
have recognized that the Montgomery results looked just like recent 
calculations on the energy levels of large atoms. The coincidence was so 
striking that it forged a new and still mysterious bridge between quantum 
physics and number theory. The connection was one of many pursued at the 
conference, though Dr. Montgomery does not think this work will lead 
directly to a solution. "It only gives us clues," he said.

Other clues abounded at the conference, some tantalizing, such as possible 
linkages to the theories Dr. Wiles developed to solve the Fermat 
conjecture. But mathematical proofs are extremely delicate structures that 
can vanish at the merest touch.

Dr. Peter Sarnak, from the Institute for Advanced Study, spoke to the 
meeting about a promising approach that he and his colleagues have been 
pursuing. Just as Riemann attacked the problem of the primes by 
generalizing the zeta function to the complex plane, Dr. Sarnak and many 
others have been looking at families of functions of which Riemann's zeta 
function is just one relative. Each of these functions has its own Riemann 
hypothesis. "Of course," Dr. Sarnak acknowledged, "often the reason you 
generalize is that you're stuck." 

But generalization also has its rewards. While the Riemann hypothesis does 
not have very many applications, the generalized version, if true, would 
solve hundreds of important mathematical problems.

When Dr. Wiles sat down in his attack to solve Fermat's conjecture, his 
path, though it would require genius to traverse, was clear: recent 
results had indicated the most promising direction to travel. 
Mathematicians at the conference agreed that there was no such clear 
evidence of a trail head for the Riemann hypothesis, a challenge they 
called both frustrating and exhilarating. 

"The Riemann hypothesis is not the last word about things," Dr. Montgomery 
said. "It should be the first fundamental theorem. We're in a kind of 
logjam right now because we can't prove the fundamental theorem."


--,--`-<@  매일 그대와 아침햇살 받으며 매일 그대와 눈을 뜨고파.. 잠이 들고파..
Till the rivers flow up stream       |        Love is real      \|||/   @@@
Till lovers cease to dream           |        Love is touch    @|~j~|@ @^j^@
Till then, I'm yours, be mine        |        Love is free      | ~ | @@ ~ @@ 
[알림판목록 I] [알림판목록 II] [글 목록][이 전][다 음]
키 즈 는 열 린 사 람 들 의 모 임 입 니 다.