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10.7 慶功宴

10.7.1 自己家中

期末考試也終於告一段落。慶功宴當天的傍晚,大家都聚在了一起。

「打擾了。」米爾嘉說道。

「沒事,歡迎歡迎。」我媽說道。

米爾嘉直勾勾地盯著我媽的臉。

「那個……有什麼事嗎?」

「您跟您兒子耳朵長得好像啊。」

「打……打打打打打擾了。」泰朵拉來了,樣子很是緊張。

「外套掛在這邊的衣架上哦。」我媽說道。

「我們這麼多人來打擾您,真是不好意思。」盈盈說道。

「很期待你給我們表演鋼琴哦!」我媽看起來很高興。

「嗨~」尤里來了。

「沒帶男朋友來嗎?」盈盈戲弄尤里。

「因為沒必要。」

「來來,大家到客廳集合!披薩到了喲!」

我媽出來管事兒了。—— 話說什麼時候決定吃披薩了?

「大家都拿到果汁了吧?來,乾杯!」連出來宣佈乾杯的都是老媽,「期末考試考得怎麼樣?」

「喂,老媽—— 老媽!」

跟女生們說話說得不亦樂乎。咋說呢……

10.7.2 Zeta·變奏曲

「那我開始嘍。」盈盈一下子坐在鋼琴前。

一個音符響起。

又一個。

隔了好一陣子之後,盈盈開始慢慢地敲擊鍵盤各處。

我以為她是試彈。

但我錯了。

只見盈盈的雙手在鍵盤上游移,速度越來越快。毫無秩序的音符間填上了其他的音符。一堆雜亂無章的音符中誕生了小小的圖案,然後無數的圖案開始交織,形成了更大的圖案。

然後,就從離散走向了連續!

回過神來,我已經被拋向了廣袤的大海。海浪,海浪,海浪,不停襲來的海浪。盈盈彈出的琴音翻湧著,捲起波浪,將我沖走。我在這激流的衝擊下,完全失去了方向感,就在這一瞬間 ——

我站在了寂靜的海岸邊,仰望著夜空。夜空中無數的星辰就像與一個個微小的漩渦相互輝映般,閃耀著星光。對,似乎有規律,又好似沒有……

「數星星的人和畫星座的人。這兩種人,哥哥你屬於哪種?」

回過神來,盈盈的演奏不知何時已經結束了。

沉默。

三秒後,我拚命鼓掌,力氣大得手都要痛了。

沒想到我家的鋼琴也能發出這麼美妙的聲音!

「真棒……太棒了!這是什麼曲子?」泰朵拉問道。

「米爾嘉親作曲,Zeta·變奏曲。」盈盈答道。

「Zeta 變奏曲……嗎?」泰朵拉問道。

「對。」米爾嘉答道,「仿照在數學中普遍擴大的 Zeta,Zeta 變奏曲。不僅黎曼的 Zeta 函數是 Zeta,其實有許許多多的 Zeta 交織存在著。」

「這麼說來,在講谷山 - 志村定理的時候,學姐也提到過,是 Zeta 連接著兩個世界吧。」泰朵拉說道。

「對。我簡單說一下吧。用一個質數定義一個函數 ,這個質數對於橢圓曲線 E 形成好的歸約。」

將積寫成下面這樣的形式冪級數。

用這個數列 a(k),創造下面這樣的 q 展開的形式。

這樣一來,F (q) 就變成了權為 2 的自守形式。 則是連接橢圓曲線這個代數對象的 Zeta。 是連接自守形式這個解析對象的 Zeta。所有的橢圓曲線都存在與其對應的,通過 Zeta 連接的自守形式。這就是谷山 - 志村定理。

代數 Zeta = 解析 Zeta

此外,我們看看歐拉乘積和黎曼的 Zeta 函數。在這邊,「圍繞質數的乘積」與「圍繞自然數的和」相等。看,很像吧。

歐拉乘積 = 黎曼的 Zeta 函數

「說像還真是像……不過兩邊都叫『Zeta』,還真是『不拘小節地同等看待』呢。」泰朵拉說道。

「哎,尤里。」我媽悄悄向尤里搭話,「這麼難的東西你能聽明白嗎?」

「不,聽不明白。」

「數學這東西,有什麼用啊……」我媽歎了口氣。

「雖然不知道有什麼用,不過我喜歡數學!」尤里回答道。

◎  ◎  ◎

「最後一塊我就收下了啊。」我伸手準備拿披薩。

「啊!」尤里叫道。

「嗯?你想吃?那給你吧。」

「好開心喵!」

「說起來,米爾嘉講的基本勾股數的解法好有趣啊。」

「米爾嘉大人的解法?哥哥,那是什麼樣的問題?」

我向尤里簡要說明了我跟米爾嘉是如何解開了「是否存在無數個基本勾股數」的問題。

10.7.3 生產的孤獨

「能把燈光調暗點嗎?」盈盈說著,開始用爵士風格演繹巴赫的曲子。她似乎想一直擔任配背景音樂的工作。房間裡瀰漫著輕鬆的氣氛。

「為什麼懷爾斯會……」泰朵拉突然開口,「會覺得憑一人之力就能證明呢?一個人把自己關在書房里長達七年,肯定非常孤獨吧。大家一起幫忙的話豈不是很快就能證明出來了嗎?」

「他想一個人實現自己的夢想吧。」米爾嘉回答道,「但是就連懷爾斯也不是全部自己完成的。數學是一門積累的學問。不管怎樣的天才,都不是由零開始創造所有的數學知識的。他們也要站在其他人無數的證明結果的基礎之上。」

「孤獨嗎……」我喃喃道,「尤里經常說『喜歡一起思考』。但是,即使通過相互討論創造了『一起思考』的環境,靈感也是從每個人腦海裡產生的吧。」

咦?尤里去哪兒了……環視四周,發現她在房間角落裡正寫著什麼。

「跟生孩子一樣呢。」我媽端來了茶,「有深愛的丈夫在,也有醫生在,但是要『生產』的只有將要當媽的人。誰都沒法代替母親生產。對孩子來說,只有一個母親。」

「孤獨的人會寫信。」米爾嘉說道,「孤獨的數學家則寫論文。為了傳遞給未來的某個人,寫一封以論文為名的信。」

「如果寫了,就不孤獨了。」泰朵拉突然低聲說,「即使不能馬上被人收到,能以語言表達出來也很重要呢……」

「確實,如果山繆沒有出版那本書,費馬大定理也不會傳遞到我們這裡。」

「歷史,是奇跡堆積而成的。」泰朵拉說道。

10.7.4 尤里的靈感

「哥哥,哥哥!」尤里一直沒說話,這時突然叫了起來,「我列出了一串平方數哦。」

「你到底在說什麼?」

尤里清了清嗓子,開始講道:

「剛才那個『是否存在無數個基本勾股數』的問題。我列出了一串平方數,把每個數跟它旁邊的數字相減。」

「這樣一來,減法運算的結果就都是奇數了呢。」

「這叫作『差分數列』。」我說道。

「尤里你真聰明。」米爾嘉說道。

米爾嘉在誇她什麼啊?

「喵哈!米爾嘉大人已經看穿了嗎?因為減法這裡……叫作差分數列是嗎?……會出現所有的奇數,所以也就會出現奇數的平方數對吧。打個比方,剛才我寫的數列裡出現了 9 這個奇數的平方數,因為 32 = 9,所以 9 是奇數的平方數。也就是說,如果平方數加上奇數的平方數,就會得到下一個平方數。這不就產生了無數個基本勾股數嗎?」

「我啊,在這裡發現了基本勾股數 (3, 4, 5)。不過這不是人家偶然發 現的哦!差分數列的部分會出現所有奇數的平方數。也就是說,會找到無數組 (a, b, c) 這樣的數字。之後我就不知道該說什麼了……」

這樣啊,尤里是根據無數個「奇數的平方數」來構成無數個基本勾股數的啊。

「不夠公式化。」米爾嘉說道,「這沒表現出互質。不過尤里已經把重要的思路講出來了。」

「米爾嘉大人……能麻煩您繼續嗎?」尤里問道。

「你把接力棒交給哥哥吧。」米爾嘉說道。

「好好。」我連忙應道,開始向大家說明。

◎  ◎  ◎

之後,要證明存在無數個基本勾股數。

首先,準備一個平方數的數列。

計算 可求出差分數列。

也就是這麼回事。

剛才我們得到的 4k + 1 這個式子,只要隨便用一個數字代替 k,就能形成奇數的平方數。我們要這麼具體地去想: b = 2j - 1。

也就是說,如果 k = j(j - 1),那麼 4k + 1 就是平方數。如果 j = 2,那麼 k 就等於 2,此時 4k + 1 = 9 = 32。也就是說,j = 2 時可以得到 (a, b, c) = (3, 4, 5) 這組勾股數。

j = 3 時,k = 6,(a, b, c) = (12,5,13)。

j = 4 時,k = 12,(a, b, c) = (24,7,25)。

j 逐漸增大,就能創造出無數組勾股數。

接下來只要證明我們創造的勾股數是基本勾股數就行了。為此,需要證明 (a, b, c) 三個數兩兩互質。

因為 c = a + 1,所以 ca……是吧。因為 ca 這兩個數字具有共同的質因數 p,所以 c - a 應該是 p 的倍數。又因為 c - a 等於 1,所以 ca 互質。

然後要證明 bc。假設 bc 的最大公約數為 g,令 b = gBc = gC

根據最後得出的式子 a2 = g2(C2 - B2),可知 a2 是 g2 的倍數。也就是說,ag 的倍數。另外,因為 cg_C,所以 c 也是 _g 的倍數,即 gac 的公約數。另一方面,因為 ca,所以 ac 的公約數 g 等於 1。

因為 bc 的最大公約數 g 等於 1,所以可以得出結論:bc。同理也可得出 ab

綜上所述,可以創造無數個基本勾股數。

◎  ◎  ◎

「學長!這是個邊長的差等於 1 的直角三角形啊!我之前一直在想,是不是能從這裡著手……」

「確實。」可能只是我的研究方向跑偏了……

「我最喜歡聰明的孩子了。」米爾嘉說道,「尤里,過來一下。」

「什麼?」尤里問道。

「慢著。」我攔住了尤里。

10.7.5 並非偶然

欣賞盈盈的琴聲,大聊特聊,聽著尤里的證明……即便沒有酒,我也醉在這氛圍之中了。於是我一個人去走廊「醒酒」。

呼……我倚在牆壁上,任由自己滑下來跌坐在地上。真是被尤里打敗了啊。

之前我擺出一副老師的樣子,教給她「基本勾股數的一般形式」和「用 t 參數化的方法」,可這次尤里靠自己思考,找出了屬於自己的證明方法。而且泰朵拉還暗示過那條路。我是不是拖了泰朵拉的後腿?米爾嘉好像也說過我「不配當老師」來著。完了,感覺好失落……

泰朵拉從房間走了出來。

「學長,你怎麼了?心情不好?」

她蹲在我面前,臉上寫滿了擔心。從她身上飄來甜甜的香氣。

「沒什麼,我自己在給自己開反省大會。」

泰朵拉一臉不解:「對了學長,那個『M 的謎』你解開了嗎?」

首字母 M 的謎。泰朵拉的掛飾。

「我認輸了。只是少了愛……是吧。」

「是少了 i 的幅角。」泰朵拉看似很開心地說道,「那個掛飾不是 M,我是想把 M 逆時針旋轉 90° 變成 。因為我超級喜歡數學,所以想要個 。不過因為沒有,所以就用 M 代替了。」

「的確, 的掛飾哪兒都沒有賣的呢。」

「希臘的話沒準有賣呢。」

「那,不是某個人的名字的首字母啊……」imaginary boyfriend ?

「某個人……比如米爾嘉的 M ?」

「啊,不是……這麼說來之前在圖書室捉迷藏的時候,我還什麼都沒能說呢……」

我話剛說到一半,泰朵拉臉上突然染上了紅暈,伸開雙臂上下揮來揮去。是「停」的手勢。我立馬閉上了嘴。

「學長,你經常說相遇是個偶然對吧。不過……我能遇見學長不是偶然,是奇跡哦!」

泰朵拉滿臉通紅地留下這句話,就飛也似地跑回客廳了。

10.7.6 平安夜

「最後大家一起來唱首歌吧!」我媽宣佈。

歌名是 —— 《平安夜》

今年馬上就要落下帷幕了。雖然發生了很多事情,但比起整個數學史來說,我這一年微不足道。但對我來說,對我們來說,這是無法代替的一年。

曲終,鼓掌!大家臉頰都泛起了紅潮。

「那,接下來……大家一起開始收拾!」我媽又宣佈道,「公主們有我家騎士護送回家,不必擔心!」我媽拍了拍我的肩膀。

「老媽……為啥這麼獨斷專行?」

「跟你一模一樣。」米爾嘉說道。