【数学文化/科普,非教材内容】素数是只能被 1 和自身整除的数。不超过 x 的素数个数记作 π(x),画出来是一级级阶梯:大势接近平滑曲线 x/ln x,细节却忽疏忽密。1859 年黎曼发现,ζ 函数 ζ(s)=1+1/2ˢ+1/3ˢ+…(解析延拓到整个复平面后)的非平凡零点,每一个都给素数阶梯贡献一条“波”,把这些波叠加到平滑曲线上,就能越来越准地还原阶梯。黎曼猜想说:所有非平凡零点的实部都等于 ½。它若成立,素数分布的“波动”就被控制在最小的范围内。至今已验证超过 10 万亿个零点,但仍未被证明。
ζ(s) = 1 + 1/2ˢ + 1/3ˢ + …(实部大于 1 时收敛,其余处靠解析延拓定义)
欧拉乘积:ζ(s) = 2ˢ/(2ˢ−1) × 3ˢ/(3ˢ−1) × 5ˢ/(5ˢ−1) × …
π(x) ≈ x / ln x(素数定理)
临界线:Re(s) = ½
· 一个零点不对应某一个素数,而是所有零点共同决定阶梯的形状
· 负偶数 −2、−4、−6…也是零点,叫平凡零点
· 验证再多个零点也不等于证明;它是千禧年七大难题之一
· 生活中:手机支付、网银使用的 RSA 加密,安全性依赖“两个大素数相乘容易、分解难”