张益唐,华人数学家。1978年考入北京大学数学系,师从著名数学家、北京大学潘承彪教授攻读硕士学位;1992年毕业于美国普渡大学,获博士学位。2013年5月,张益唐在孪生素数研究方面所取得的突破性进展,他证明了孪生素数猜想的一个弱化形式。
在最新研究中,张益唐在不依赖未经证明推论的前提下,发现存在无穷多差小于7000万的素数对,从而在孪生素数猜想这个此前没有数学家能实质推动的著名问题的道路上迈出了革命性的一大步。
2013年5月13日,张益唐在美国哈佛大学发表演讲,介绍了他的这项研究进展。
同年5月21日,他在《数学年刊》(Annals of Mathematics)投稿“证明存在无穷多个质数对相差都小于7000万”的论文完成同行评审并被数学年刊接受。张益唐“惊世骇俗”的工作从悄悄投出论文,进而被审稿人几乎是以数学史上最快的速度(两周时间)接受,引发数学界爆发性关注和检验以及跟进,今天数学界已公认张益唐的结果为“里程碑”的贡献。
2013年12月2日,美国数学会宣布2014年弗兰克·奈尔森·科尔(Frank Nelson Cole)数论奖将授予张益唐。2014年2月13日,张益唐获得瑞典皇家科学院、瑞典皇家音乐学院、瑞典皇家艺术学院联合设立的Rolf Schock奖中的数学奖。2014年8月,在韩国首尔的国际数学家大会上,张益唐获邀请在闭幕式之前作全会一小时邀请报告。2014年9月16日,获得麦克阿瑟天才奖。
张益唐所做的工作通常被称作“素数间的有界距离”,是“孪生素数”猜想证明的弱形式。所谓“素数”,又称“质数”,是指只能被1和它本身整除的数字,例如:2、3、5、7等等。但随着数字增大,素数在数轴上的分布越来越稀疏。想像一条数轴,普通数字是绿色的,素数是红色的。轴线开始时有许多红色的数字:2、3、5、7、11、13、17、19、23、29、31、41、43和47,它们都是小于50的素数。
在1-100之间有25个素数,1到1000之间有168个素数,1到100万之间有78498个素数。素数越来越大时,它们变得越来越稀少,素数与素数间的平均距离越来越大。那么,相邻两个素数之间的距离是否是有限的呢?特别是当数字趋于无穷大时,一个数字的位数之多需要一本书的厚度才能写下,此时是否还能找到相邻的两个素数呢?
没有一个方程式可以预言素数的分布特征——它们看起来非常随机。
欧几里得在公元前300年证明存在无穷多个素数,但并没有证明两个素数之间的距离可能是多远。他曾大胆猜想:存在无穷多对之差为2的素数。由于人们把这种素数对称为“孪生素数”,因此这一猜想被称作“孪生素数猜想”。1849年,法国数学家阿尔方•波利尼亚克提出了更一般的猜想(即“波利尼亚克猜想”):对所有正整数k,存在无穷多个素数对(p,p+2k)。
k=1时就是孪生素数猜想,而k等于其他正整数时就称为弱孪生素数猜想。
张益唐的论文《素数间的有界距离》就是“孪生素数猜想”的弱化版,他证明了在数字趋于无穷大的过程中,存在无穷多个之差小于7000万的素数对。此前最接近证明孪生素数猜想的一次努力,是圣何塞州立大学的教授丹尼尔•戈德斯通、布达佩斯阿尔弗雷德•莱利数学研究所研究员平兹和伊斯坦布尔海峡大学的伊尔迪里姆教授于2005年共同开展的一项工作。
不过,一直到2011年,关于孪生素数猜想的研究仍没有取得任何进展。尽管张益唐得到的7000万这个结果看起来与2还有很大差距,但国际数学界公认这是一项伟大的成就。
张益唐的方法,本质上是筛法,而筛法的一大问题,是所谓的“奇偶性问题”。巴黎高等师范学院学者方文杰撰文介绍称,简单来说,如果一个集合中所有数都只有奇数个素因子,那么用传统的筛法无法有效估计这个集合至少有多少元素。
而素数组成的集合,恰好属于这种类型。要想打破奇偶性问题的诅咒,可以将合适的新手段引入传统筛法,藉此补上筛法的缺陷。张益唐的出发点正是这种新思路的成果。张益唐曾经在素数的有界距离问题上埋头苦干了三两年而一无所获。他说那时看不到任何希望。
2012年7月3日下午,灵感突然而至,只有5-10分钟的时间,解决问题的大门向他敞开了。彼时,张益唐正在科罗拉多州普韦布洛的朋友指挥家齐光家中做客。
张益唐在齐光家的后院转悠,漫无目的地走,大约转悠了半个小时。张益唐经历的正是与此相仿的一番体验。他看见了数字、方程一类的东西,虽然很难说清到底是什么。想到这,他就回屋了。2012年底,距在齐光家后院里得到重要灵感后大约半年,张益唐完成了论文《素数间的有界距离》,并开展了几个月枯燥的系统性检查。2013年4月17日,没有告诉任何人,张益唐将论文投给世界数学界最负声誉的《数学年刊》。
张益唐天生迷恋数学。他1955年出生在上海。母亲在机关工作,父亲是电气工程方面的教授,但由于工作关系,父亲没有机会教他数学。张益唐还是个孩子的时候,开始“试着了解所有跟数学有关的东西”,并且“变得对数学充满渴求”。后来他的父母因为工作迁居北京,将他留在上海随外婆生活。文革开始后,学校教育中断,他把大部分时间花在看数学书上,这些数学书全是他从书店弄来的便宜货。
张益唐不工作的时侯,常去肯塔基州大学的图书馆读代数几何和数论方面的期刊文献。张益唐说:“那些年,我确实没再追求我的数学梦想”,“我经常过得不太容易。”
张益唐的工作百无一用。尽管如此,他在数学界的贡献依然被广泛认可。张益唐对数学的热爱和执着,成为了他取得成功的重要因素。他的故事激励着无数追求梦想的人,证明了坚持和努力的重要性。