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科学

质数,没有最后一个。

一个古老的论证,能击败任何一张声称已经列完的表。

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一个想法p₁, p₂, …, pₙ

所有质数已经在一张有限表里

(1)

先假设,这张表列完了

质数是大于 1、正因数只有 1 和自身的整数。先列几个:2、3、5、7、11。会不会在遥远的某个位置,存在一个最大的质数?要检验这个想法,先假设有人递来一张有限的表,说上面已经列出了全部质数。我们不必向后搜索,只需要拿这张表,检验它自己的说法。

(2)

全乘起来,再加一

把表里的质数全部相乘,再加 1,得到 N。用表中任何一个质数除 N,余数都会是 1,因为原来的乘积恰好能被每个质数整除。也就是说,表里没有哪个质数能整除 N。然而 N 大于 1,一定有质因数。这个质因数,偏偏不在那张号称完整的表里。于是,「已经列完」这个假设,自己走到了矛盾面前。

(3)

一个容易踩的坑

新得到的数,本身不一定是质数。例如,2、3、5、7、11、13 相乘再加 1,得到 30,031,它等于 59 × 509。证明需要的只是出现新的质因数。这正是证明和猜测规律的区别:它不靠下一个例子碰巧成功。这个与欧几里得相关的论证,没有写出无限长的表,却得出了无限的结论。一个小小的「加一」,让任何有限名单都无法封口。有时,理解什么不会结束,最好的办法就是先假设它已经结束。

证明能走到的地方,比再多的例子都远。
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