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数学爱好者田成功 证明世界著名3x+1问题不成立

来源:改革网作者:李琳静时间:2024-03-26

近日,数学爱好者田成功的论文《证明3x+1问题不成立》经过专家学者评审,证明过程正确。困扰世界数学界的难题,以否定的形式解决。田成功说:采用的方法主要是数性周期律和黄金循环定理,为世界数学界贡献中华智慧。从2004年到2024年历经20年坎坷人生之路。期间也有放弃,但最终还是坚持下来了。

田成功作为山东潍坊的一名退役军人、荣立三等功两次、基层法律服务工作者。在哲学、法学、数学、文学融合发展这条道路上,始终凭借着自己的热爱和坚持,来勇攀学术高峰。

论文版权证书

3x+1问题大约是在二十世纪五十年代被提出来的。在西方它常被称为西拉古斯(Syracuse)猜想,因为据说这个问题首先是在美国的西拉古斯大学被研究的;而在东方,这个问题由将它带到日本的日本数学家角谷静夫的名字命名,被称作角谷猜想。除此之外它还有着一大堆其他各种各样的名字,大概都和研究和传播它的数学家或者地点有关的:克拉兹(Collatz)问题,哈斯(Hasse)算法问题,乌拉姆(Ulam)问题等等。在数学文献里,大家就简单地把它称作"3x+1问题"。

世界著名数学家保尔·厄尔多斯(Paul  Erdos)认为:数学还没有准备好回答这样的问题。其他很多世界著名的数学家认为:在这个问题上,只能碰碰运气。

华裔数学家,菲尔茨奖获得者、博士生导师陶哲轩在3x+1猜想研究方面有所突破。注意到,就算按这个思路把右边的f(n)改进成了f(n)=2也不能说3x+1被证明了。因为结论有“几乎”的表述,比如自然密度意义下,几乎所有的正整数都是合数,但谁都知道素数(质数)有无穷多个。陶哲轩自己也在博客评论区发言说,把“几乎所有”变成“所有”似乎还有巨大的鸿沟要跨越。

2024年刚过,田成功就专门到北大、清华和中国科学院数学院找专家评审论文。

与袁荣昌教授合影

清华大学袁荣昌教授的第一阶段的评审意见如下:

1、该论文中提出数性周期律,规则是正确的,是数学中的重大发现;其意义和影响会不亚于化学中的元素周期律;对3x+1问题、ax+b问题、大数的分解和素数的判定(NP完全问题)四个世界性难题都有重大实质性推进;

2、该论文中提出的数性周期定理是成立的;

3、该论文中提出的数性相对定理是成立的;

4、该论文中提出从3x+1逆运算和3x-1逆运算的构造思路来解决3x+1问题是可行的;

评审意见内容

发现的数性周期律被专家认定为重大发现。田成功还利用数性周期律,设计了软件来计算大数的因子。

精彩:自我的人生选择

从战士到在军事、哲学、数学、法学领域发表论文,田成功的人生经历并非一帆风顺。

  入伍之前,田成功家境并不富裕,为了省钱,他买过不少于四十斤的报纸来读。主动和出版社联系索要图书目录,邮寄一些学术著作。1998年,田成功花掉60元邮购了《中国大百科全书·  天文卷》,天文学象一块强大的磁场一样吸引着他,他从头到尾翻读了多遍,有些什么想法便写在一侧。田成功认为爬格子就是不断的写,只有在写中才明白如何去写。所谓绝知此事要躬行。自己写了厚厚的一摞稿纸。自己的文字功底就是这个时候打下的。

  田成功说,搞研究就是童子功。在高中阶段其实就应该发现自己的兴趣点,展开研究。而不是考上研究生才研究。这不符合人的生理发展。我在高中的时候,就是突然对巴塞尔问题就很感兴趣,并沿着这个方向进行哲学和数学的探索。根据一即一切的理论观点,证明:1=KT+V。万事万物都是KT的表达。

荣誉证书

著名美籍华人学者、世界著名哲学家、著名管理哲学家,C管理理论创立人成中英,现为美国夏威夷大学哲学系终身教授。2008年8月5日在韩国首尔参加世界第22届世界哲学大会时,成中英为田成功题字:致知以致用,致大知以致大用;相隔十年后在北京参加世界第24届世界哲学大会时,成中英又题字写到:学以成君子,君子学以致其道。这两次题字写在笔记本同一张纸上,跨越千山万水,又相隔十年,又仿佛就发生在昨天。

在北京国家会议中心与成中英教授合影

阅读与写作之路没有尽头,每一次记录,每一次思考,都为田成功学术之路奠定了基础。

热爱:勇攀学术高峰

  “发现问题而解决不了问题是一种痛苦。如果说最初的发现是哲学对我的惩罚,那么只有尽可能的去解决这个问题才能减少这种痛苦。”田成功说道。

  田成功热爱哲学、数学,进修了法学,为了研究3x+1问题,又涉猎了多门数学。数学的求证和法律诉讼的求证具有相同性。数理的逻辑和生活的逻辑也是相通的。完美的人生和完美的数2^(p-1)[(2^p)-1]一样,是特殊的偶数2^(p-1)和特殊的素数[(2^p)-1]的乘积。特殊的素数不可分解,代表坚强坚定坚持,特殊的偶数只有2的因子,代表灵活的方式方法。特殊的素数和特殊的偶数之间还有关联性。完美的人就和完美的数一样,非常稀缺。

各级媒体的报道

  就这样,田成功与哲学、数学一起走过了二十多年。用数学研究哲学,用数学加强法学的逻辑思维,相得益彰。为了拓宽知识面,咬着牙通读了许多著作,例如:《自然辨证法》《东方辨证法》《原子中的幽灵》《时间简史》《霍金讲演录》《新物理学》《量子力学》《莱布尼茨及其儒学》《中西方哲学史》《狄慈根哲学选集》《高等数学》《高等代数》《初等数论》《解析数论》《高等算数》《密码学》《复分析》《实分析》《群表示论》《集合论导引》《离散数学》《图论导引》等等。在士官学校时,他系统的学习了《马克思哲学原理》;经常到学校图书馆借书,摘抄笔记。临毕业时,田成功借的一本书感觉非常重要,日后可能还要学,所以就以原价的五倍买下。退役回到地方后,单位和家庭有些远,为了充分利用业余时间学习研究,省下上下班在路上的时间,坚持住单位宿舍8年。

  田成功在服役期间完成了《哲学的追求》的初稿,参加了南京政治学院新闻写作专业课程,并取得由总政治部和国家司法部联合颁发的《军队基层法律服务资格证》。为了完成学业,田成功牺牲了自己的探亲假期,参加学校面授课程。田成功先后撰写了《法力与权力的较量》《论宪法与宪政的关系》《新军事变革的哲学思考》《浅析“1+3”信息综合作战的构想》。其中,《法力与权力的较量》由政法大学收录进《蛹思---来自国政法大学的法学报告》一书,并已出版发行。《浅析“1+3”信息综合作战的构想》发表于《火箭兵士官》。

与蒋国华教授合影

  2004年完成《3x+1问题的证明》,曾到北京某著名高校数学学院和科研院所找专家评审。在北京大学数学院一个教授和田成功说:写好的文章要学会放一放。在中国科学院数学院遇到一个研究员,不是数论方向的闲聊了一会,谈话中了解到是研究小波分析的。20年后2024年又为了同样的梦想,带着自己的论文《证明3x+1问题不成立》又来北京找专家评审。并将自己的论文录制了3个小时的视频发到百家号,不少网友纷纷留言,表示讲解的很清楚,完全支持3x+1问题不成立的证明。

  3x+1问题是一个著名的世界性难题。世界著名数学家保尔·厄尔多斯(Paul  Erdos)认为:数学还没有准备好回答这样的问题。其他很多世界著名的数学家认为:在这个问题上,只能碰碰运气。西班牙皇家科学院院士Jaume  Llibre教授对田成功的证明很感兴趣,通过邮箱随时进行着交流。不少国家的教授也表示可以进行交流合作。有一个研究偏微分方程的网友说:我不懂数论,但是我个人理解,数学难题,不是平地起怪石,而是在层峦叠嶂的山脉之上、有一座孤峰。攀登山脉,人们有很多种工具和方法,但是这些对那座孤峰都失效。难就难在最后那一点点。所以,登顶孤峰,往往是伴随着新的方法和工具的。田成功回复说:3x+1问题也是那一点点没有解决。几乎为0的一点点。陶哲轩证明了几乎所有的数对3x+1运算是成立的。这是概率上的,离完全证明还有巨大的鸿沟。

  田成功也敢于提出问题,一次性提出12个猜想:

  成功猜想(Ⅰ) 形如p=8x+3的素数,且是无穷的,那么(p-1)/2的素数是无穷。

  成功猜想(Ⅱ) 形如p=8x+7的素数,且是无穷的,那么(p-1)/2的素数是无穷。

  成功猜想(Ⅲ)  n是素数,那么形如1*2^n-1素数是否无穷?这是梅森素数猜想。n是素数,那么形如3*2^n-1素数是否无穷?n是素数,那么形如5*2^n-1素数是否无穷?n是素数,N是奇数,那么形如N*2^n-1素数是否无穷?

  成功猜想(Ⅳ)  N是奇数且含有因子3,那么形如N*2^n±1的孪生素数是否存在?是否存在且无穷?已知的孪生素数对:1×2^2±1;29968633034895×2^1290000±1。

  成功猜想(Ⅴ) N=1,n是自然数,1*2n>6,形如1*2^n的偶数可表示为两个奇素数之和;

  成功猜想(Ⅵ) N是素数,n是自然数,N*2n>6,形如N*2^n的偶数可表示为两个奇素数之和;

  成功猜想(Ⅶ) N是奇合数,n是自然数,N*2n>6,形如N*2^n的偶数可表示为两个奇素数之和;

  成功猜想(Ⅷ) N是某个特定的奇数,n是自然数,N*2n>6,形如N*2^n的偶数可表示为两个奇素数之和;

  成功猜想(Ⅸ)  根据数性周期律,模m的最小数性周期是从1(2^0)到1(2^n)中n的最小数值,称为成功周期,记为[m]。存在无数个P,P是素数,使得[P]=[P^2]。例如[1093]=[1093^2]=364;[3511]=[3511^2]=1755。

  成功猜想(Ⅹ) [P]=P-1/n ,n从1取遍全体自然数。n=1,例如P=3,P=5; n=2,例如P=7,P=23;  n=3,例如P=43,P=109; n=4,例如P=113,P=281; n=5,例如P=251;n=6,例如P=30,P=439;等等。

  成功猜想(Ⅺ) 存在无数个素数P,使得[P]=P-1;例如[11]=10;[61]=60。

  成功猜想(Ⅻ)  存在无数个素数P,使得[P]=P-1/2;例如[17]=8;[47]=23。还推出另一个猜想:形如4x+1的素数P是无穷的,则2P+1形的素数是无穷的。

  其实,发现问题比找到答案更重要。田成功说:提出一个问题也需要大量的数据支撑。清华大学袁荣昌教授说:这些问题很有趣,很有意思,值得发表公布出来一起研究。田成功说:123问题和124问题,既是重大的哲学问题,也是重大的数学问题。在哲学上,123问题来源于道生一,一生二,二生三。124问题来源于无级生太极,太极生两仪,两仪生四象。在数学上,123问题和124问题是自然数的顺序问题。自然数的顺序是123还是124?

充实:活在每一个当下

  精彩的人生之路由无数个路口构成,田成功认为每一个当下都是新的开始。贫寒的家庭环境磨砺了他吃苦耐劳、敢于迎接挑战的坚强性格。

展示书法

  田成功在部队时就是自学成才的人物典型,是新闻报道员,法律咨询员,理论骨干和管理骨干。在新兵连,田成功在繁重的军事训练之余,仍不忘写作。当时的广播站,成了他个人的写作乐园。领导评价说他是“写作专业户”。论文《哲学的追求》荣获潍坊市第十七次社科成果三等奖,首届国学国医岳麓论坛被评为优秀论文。2019年先后发表哲学论文《论“一”》《再论“一”》《又论“一”》,《论“一”》被评为中国管理创新大会优秀论文一等奖。论文《构建国家信息攻防体系》荣获中国管理科学研究院颁发的国家级一等奖。

卫视演唱歌曲

  田成功在社会活动成就方面结出了累累硕果,如他的个人书法作品《厚德载物》《海纳百川有容乃大》在山东体育频道展示,在旅游卫视演唱《我的中国心》,在山东卫视《全能挑战王》展示才艺,中央电视台魅力中国行临沂樱桃节演唱《365个祝福》,新钢经济发展区文艺晚会突出贡献奖等。此外,在书法方面被国家文旅部评为国家一级美术师,获北京青年演艺工作者协会书画金奖,2021突出贡献爱国文艺家,被人民文艺家协会评为“人民榜样模范人物”。

参会照片

  田成功以“爬格子”的精神自我激励,走在时代的前列。他在2023年应邀出席十三届中国管理创新大会、第二届中国未来与发展大会、第十二届中国科学家教育家企业家大会,不断在学术的道路上坚定探索。

自强,挺进世界六大难题

  田成功利用自创的SH算法和数性周期表不仅对3x+1问题、ax+b问题、梅森数问题(包括梅森数是素数或合数的判定,梅森素数是否有无穷个,梅森合数是否有无穷个)、大数的分解和素数的判定(NP完全问题)、阿廷猜想六个世界性难题在理论上都有重大实质性推进,而且取得了具体的重大成果。具体找到了20万个梅森合数,其中梅森合数2^n-1中n大于82589933。找到梅森合数本身就是判定这些数不是梅森素数,也为寻找梅森素数作出巨大贡献。

  计算出大数的因子2^288888888-X,其中指数288888888是偶数。利用计算机大数的分解仍然非常困难。田成功说,8千多万位的大奇数能找到一位数,两位数的因子就很难,如果不借助大型计算机是不可能的。我用的就是普通的家用电脑,关键是创新方法。如果用试除法进行,普通的家用服务器电脑一个数5分钟,10万个数要50万分钟,需要348天,大约1年;10万个数大约10万年。10万台电脑同时计算,也要1年的时间。现在只需要一天多。清华大学教授袁荣昌表示,田成功利用自创的分解大数的方法据我所知是国际领先的水平。大大降低了大数分解的计算复杂性。对密码密钥破译工作具有很大的贡献。

参加世界学术会议

  世界上已知的最大素数是2^82589933-1,这个素数有24862048位,电脑中文档大小是11.1M,A4纸打印出来7052页。2^196936589-1,这个大数有59283821位,电脑中文档大小是26.5M,A4纸打印出来19696页。2^200022203-1,这个大数有60212683位,电脑中文档大小是26.9M,A4纸打印出来20003页。2^222222222-1,这个大数有66895555位,电脑中文档大小是29.9M,A4纸打印出来22225页。2^266666666-1,这个大数有80274666位,电脑中文档大小是35.9M,A4纸打印出来26670页。2^288888888-1,这个大数有869642221位,电脑中文档大小是38.9M,A4纸打印出来28892页。2^300000007-1,这个大数有90309001位,电脑中文档大小是40.4M,A4纸打印出来30004页。

  经过计算,田成功得出:

  2^300000007-2的部分因子:2 * 3^3 * 7 * 19^2 * 73 * 571 * 17737 * 32377 *  84247

  2^300000007-5的部分因子:3 * 41 * 53 * 1627

  2^300000007-27的部分因子:101 * 191 * 64781

  2^300000007-81的部分因子:23 * 1049

  2^300000007-1789的部分因子:11 * 151 * 337 * 6551 * 56773

参会照片

  2^300000007-1807的部分因子:19^2 * 53 * 167 * 433 * 7481 * 14327 * 36943

  2^300000007-3515的部分因子:3 * 1283 * 2767

  2^300000007-7608的部分因子:2^3 * 5 * 11 * 17 * 131 * 823 * 1039 * 3019

  2^300000007-7691的部分因子:88493

  2^300000007-9449的部分因子:3 * 13 * 3559 * 28151

  2^300000007-10775的部分因子:3^3 * 7 * 13 * 19 * 199 * 563

  2^300000007-12143的部分因子:3^2 * 5 * 19 * 157 * 3821

文艺演出现场

  2^300000007-12179的部分因子:3^4 * 13 * 23 * 71 * 353

  2^300000007-16641的部分因子:7 * 13729 * 39929 * 67511

  2^300000007-19509的部分因子:109 * 167 * 191

  2^300000007-19559的部分因子:3^2 * 17 * 3203 * 39359

  2^300000007-21101的部分因子:3 * 10567

  2^300000007-21149的部分因子:3 * 7 * 11 * 13 * 19 * 23 * 11887

  2^300000007-25613的部分因子:3 * 5 * 109 * 683 * 5569 * 33533 * 44087

  2^300000007-27407的部分因子:3^3 * 7 * 1277 * 2039 * 26821

  2^300000007-32631的部分因子:86939

  2^300000007-32666的部分因子:2 * 3 * 21601 * 27827

  2^300000007-40269的部分因子:54577

  2^300000007-45965的部分因子:3^2 * 9419

  2^300000007-46113的部分因子:93811

  2^300000007-46213的部分因子:5 * 13 * 983

  2^300000007-50651的部分因子:3 * 37 * 761

  2^300000007-54021的部分因子:7 * 10463

  2^300000007-54091的部分因子:7 * 13 * 103 * 631 * 5437

书法展示

  2^300000007-54161的部分因子:7 * 31 * 227 * 317

  2^300000007-57923的部分因子:3 * 30713

  2^300000007-58005的部分因子:31 * 2063

  2^300000007-64735的部分因子:66889

  2^300000007-64753的部分因子:73 * 1039 * 85667

  2^300000007-67103的部分因子:3 * 5^2 * 23 * 53

  2^300000007-67129的部分因子:11 * 19 * 461

  2^300000007-76969的部分因子:88471

  2^300000007-77135的部分因子:193 * 409

  2^300000007-78518的部分因子:2 * 3^4 * 13 * 29 * 1117

  2^300000007-84359的部分因子:3^2 * 7 * 1567

  2^300000007-93403的部分因子:7^2 * 41 * 47

  2^300000007-93833的部分因子:3 * 32309

  2^300000007-94563的部分因子:11 * 89 * 101

  2^300000007-99049的部分因子:19 * 5261

  2^300000007-99709的部分因子:99709

  大数的分解问题现在仍然是数学研究领域的一个重要问题,他在密码学和计算机科学领域有着广泛的应用。

  在学术的道路上,田成功勇于挑战自己,突破自己的思维边界,在学术领域取得了一定的成果。这就是田成功一个平凡人的不平凡事迹。

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