Dnešní den se může zapsat do historie matematiky. Uznávaný britský matematik Sir Michael Atiyah totiž na konferenci Heidelberg Laureate Forum přednesl svůj důkaz Riemannovy hypotézy. Jedná se o jednu z největších matematických záhad, kterou se nepodařilo rozluštit 160 let a na jejíž vyřešení je vypsaná odměna 1 milion dolarů.
Michael Atiyah k tomuto výsledku došel v podstatě náhodou, když se snažil odvodit Sommerfeldovu konstantu alfa známou také jako konstanta jemné struktury. Ta charakterizuje sílu elektromagnetické interakce a zatím nemá teoretické objasnění, vědci k ní dospěli měřením. Atiyah tedy řešil víceméně fyzikální problém, ale jakožto zkušený matematik si záhy uvědomil, k jakému přelomovému výsledku dospěl právě i v matematice.
Údajný důkaz Riemannovy hypotézy v přednášce Michaela Atiyaha, jak ji vyfotil jeden z účastníků:
Ale jak už to u podobných důkazů bývá, nyní bude nutné, aby jiní prověřili, že je tento důkaz správný.
Zdánlivě jednoduchá Riemannova funkce zeta
Co je to Reimannova hypotéza? Podívejte se na jednoduché vysvětlení od předního českého matematika doc. RNDr. Mirko Rokyty, proděkana matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy:
Ještě názorněji, ale v angličtině:
Riemannova hypotéza definuje řešení Riemannovy funkce zeta v celé komplexní rovině kromě bodu 1. Základem tohoto matematického problému je tedy samotná Riemannova funkce zeta:
Funkce je součtem nekonečné řady a pokud budeme za s dosazovat reálná čísla větší než jedna, celkem snadno lze spočítat, že tato funkce konverguje. Matematiky však podobné funkce zajímají i v oblastech, kde výsledky zdánlivě nejsou. A tak se pouští do řešení v oboru komplexních čísel, což přináší další možná řešení, zde konkrétně pro s < 0:
Do vzorce nám zde vstoupila funkce gamma, což je zobecněný faktoriál pro obor komplexních čísel. To samo o sobě už není nic moc jednoduchého na pochopení. Samotný vzorec pak už potrápí i zkušené matematiky. Ty fascinuje rozložení kořenů této funkce, neboli kdy dojde k nule. V oboru reálných čísel jsou to sudá záporná celá čísla (tzv. triviální nulové body), jenže v oboru komplexních čísel existuje nekonečně mnoho dalších kořenů této funkce (tzv. netriviální nulové body).
Matematik Riemann v roce 1859 vyjádřil domněnku, že reálná část netriviálních kořenů Riamannovy funkce zeta (tenkrát se tak pochopitelně ještě nejmenovala) konverguje k 1/2. Konkrétní výsledky k tomuto závěru dochází, jenže chybí exaktní matematické vyjádření, že toto platí pro všechny netriviální kořeny.
A k čemu je to dobré?
Každý běžný člověk bez zvýšeného zájmu o matematiku si asi položí otázku, proč kolem toho ti matematici tolik nadělají? K čemu je to dobré? V matematice jsou však pozoruhodné souvislosti a vyřešení Riemannovy hypotézy by vedlo k významnému zpřesnění rozložení velkých prvočísel. A velkých prvočísel se nyní využívá v kryptografii, proto by to zároveň znamenalo velký posun v šifrování (a také velké nebezpečí, protože by tím mohly být snadněji prolomeny stávající metody).
Samotný Atiyahův postup v získání důkazu názorně ukazuje, že řešení bude mít obrovský přínos i pro svět fyziky, který je s tím matematickým úzce provázaný.
Už teď je od Riemannovy hypotézy odvozena spousta dalších matematických a fyzikálních objevů, které nyní začínají podmínkou „Pokud platí Riemannova hypotéza, tak...“ a pokud by byla potvrzena a jednoznačně dokázána, staly by se jednoznačně platnými i tyto všechny odvozené objevy.
Matematické problémy tisíciletí za milion
Riemannova hypotéza je jedním z tzv. sedmi matematických problémů tisíciletí, které v roce 2000 vyhlásil Clayův matematický institut. Jsou to nejdůležitější známé problémy matematiky, které čekají na vyřešení. Za vyřešení každého z nich je přitom vypsána odměna jednoho milionu dolarů.
Jedná se o tyto matematické problémy:
- Riemannova hypotéza
- Birchova a Swinnerton-Dyerova domněnka
- Hodgeova domněnka
- Navierovy-Stokesovy rovnice
- P versus NP
- Yangova-Millsova teorie a hypotéza hmotnostních rozdílů
- Poincarého domněnka
Poslední jmenovaná Poincarého domněnka je jako jediná již vyřešena. Zasloužil se o to matematik Grigorij Perelman. Řešení zveřejnil v roce 2002 a trvalo další čtyři roky, než ostatní matematici jeho důkaz ověřili. Perelman však všechny překvapil tím, že následně odmítl nabízenou odměnu milionu dolarů a také jako jediný v historii odmítl Fieldsovu medaili – nejvyšší matematické ocenění (Nobelova cena za matematiku se totiž neuděluje).
Grigorij Perelman žije skromným životem v ústraní, tak trochu pohrdá akademickou sférou a nestojí o slávu. Odmítnutí milionu dolarů komentoval slovy: „Vím, jak ovládat vesmír. Tak mi řekněte, proč bych se měl hnát za milionem?!“ (zdroj citátu: Wikipedia)
