費爾馬性情好靜,不喜歡寫書和發表論文,但是喜歡在鑽研別人的著作時,在書頁的空白處隨時寫下問題,記下心得。
1637年,費爾馬在巴黎買了一本古希臘數學家丟番都的著作《算術》的拉丁文譯本。他在這本書第2卷的“將一個平方數分為兩個平方數”旁邊的空白處寫了一段話:“將一個立方數分為兩個立方數,一個四次冪分為兩個四次冪,或者一般地將一個高於二次的冪分為兩個同次的冪,這是不可能的。關於這個結論,我確信已經發現了一種美妙的證明方法,可惜這裏空白的地方太小,寫不下。”
當然,這段話是費爾馬死後,人們為編輯、整理他的論述而查閱他的書籍時發現的。
但是,誰也沒有見到過這個“美妙的證明”。費爾馬的兒子整理了他的全部遺稿和書信,都沒有找到那個“美妙的證明”。
後人把費爾馬寫在書頁空白處的那個結論叫做“費爾馬猜想”或“費爾馬問題”,但更普遍的是稱之為“費爾馬大定理”。用數學術語表達費爾馬大定理就是:“當n是大於2的整數時,方程xn+yn=zn沒有非零的整數解。”
費爾馬大定理的證明激起了許許多多數學家的興趣,高斯(“數學王子”)和歐拉(18世紀最優秀的數學家)都為證明它而花費了巨大的精力,但都沒有解決。人們驚呼:費爾馬大定理的證明實在太難了!它簡直是在向人類的智慧挑戰!
為了鼓勵人們解決這道難題,許多國家的科學院曾設立多種獎金。17世紀末,德國一個城市的科學家和市民募捐了10萬金馬克,準備獎給解決這個難題的人,但沒有得到結果;19世紀中,法國科學院兩次設立3千法郎獎金,也沒有得到結果;1908年,德國哥廷根科學院設立獎金10萬馬克,限期100年,向全世界征求費爾馬大定理的證明,到現在為止,仍然沒有看到完全的證明!
300多年來,一代一代數學家為了顯示人類的智慧,揭示難題背後的數學真理,不斷地創造新穎的數學方法,無意中創立和發展了新的數學分支,推動了整個數學的發展,這個意義遠遠超過了解決這個難題的本身。
1900年8月6日,第2屆國際數學家大會在巴黎開幕了。8月9日,德國大數學家希爾伯特向到會的200多名數學家,也是向國際數學界提出了23個問題,這些問題當然都是非常非常難的,是新世紀裏數學家們應當解決的。人們奇怪地問希爾伯特,為什麼不把費爾馬大定理列入這23個問題中去?希爾伯特意味深長地說:“如果我能解決這個問題,我將回避而故意不解決,這是因為我們應當更加注意,不要殺掉這隻經常為我們生出金蛋的母雞。”
希爾伯特把費爾馬大定理比作“經常為我們生出金蛋的母雞”,說明追求一個難題的解決,往往會使人們闖入新的領域裏去。例如,德國數學家庫麥爾(1810~1893)在研究費爾馬大定理的過程中,創立了重要的數學概念——理想數,同時開創了一門嶄新的數學分支——代數數論(1884),在現代數學中,代數數論仍然是十分活躍的領域,因為數學家們認為,庫麥爾因此而創立的代數數論比費爾馬大定理本身還重要得多!
“光陰似箭,日月如梭”,轉眼就到了20世紀90年代,證明費爾馬大定理的工作也不斷取得進展。“說時遲,那時快”,曆史的指針指向了公元1993年,距離德國哥廷根科學院1908年懸賞10萬馬克征求費爾馬大定理的證明的100年有效期限,隻有短短的14年了!這時,在向費爾馬大定理進軍的征途中,傳出了震驚世界的消息:1993年6月23日,在英國劍橋大學舉行的一次小型數學學術會議上,四十多歲的威爾斯(AWiles)博士在連續3天的學術報告結束時宣布:他已證明了費爾馬大定理!幾小時內,費爾馬大定理獲得證明的消息傳遍四方,震驚了國際學術界。
威爾斯出生於英國牛津,小時候聽說過“一隻會下金蛋的母雞”故事後,就對費爾馬大定理著了迷,立誌征服這座無人登頂的數學王國的高峰。就是這條奇妙的定理將他引入數學的殿堂,他選擇“數學”作為他的職業。兒時的夢想,雖然帶有絢麗的光環,但是,對於已成為數學家的威爾斯博士來說,卻是一個耀眼的燈塔,他擬訂了一套切實可行的研究方案來實現他童年的夢想——證明費爾馬大定理。不過,所有這些研究工作都是極其秘密地進行的,就是在他宣布證明了費爾馬大定理的學術會上,人們開始也未能察覺到他報告的最終目標。