Реални део (у црвеној) и имагинарни део (у плавој боји) Риманове зета-функције на критичној линији Re(s) = 1/2. Првих неколико имагинарних нула се може видети за вредности Im(s) = ±14,135, ±21,022 и ±25,011.
Риманова хипотеза је претпоставка о дистрибуцији нетривијалних нула Риманове зета-функције. Први пут је формулисана у раду Бернарда Римана из 1859: О броју простих бројева испод задате величине (нем.Über der Anzahl der Primzahlen unter einer gegebenen Größe). Од тада, и поред огромних напора, овај проблем и даље остаје нерешен.
Риманова зета-функција је дефинисана за све комплексне бројевеs ≠ 1, и има тривијалне нуле у парним негативним целим бројевима (s = −2, s = −4, s = −6, ...). Риманова хипотеза каже да се све нетривијалне нуле налазе на једној правој у комплексној равни, конкретно:
Реални део било које нетривијалне нуле Риманове зета-функције је ½, односно све нетривијалне нуле се налазе на критичној линији ½ + it.
Историјат
Рад из 1859. је Риманов једини оглед у теорији бројева, али је хипотеза изнета у њему један од најзначајнијих нерешених проблема у савременој математици, пре свега зато што се доста важних резултата ослања на важење ове хипотезе (рецимо у криптографији, факторизацији целих бројева и полинома).
Легенда каже да се копија сакупљених Риманових радова у Хурвицовој (енгл.Adolf Hurwitz) библиотеци након његове смрти сама отварала на страни на којој се налазио исказ Риманове хипотезе.
Давид Хилберт је на Другом међународном конгресу математичара у Паризу, 8. августа1900. године поставио проблем Риманове хипотезе као један од двадесеттри Хилбертова проблема (проблем број осам). За Хилберта је Риманова хипотеза имала посебан значај, када су га питали шта би најпре урадио након 500-годишњег сна, Хилберт је одговорио да би прво питао да ли је Риманова хипотеза доказана.
Годфри Харолд Харди (енгл.Godfrey Harold Hardy) је 1914. године доказао да се на критичној линији ½ + it налази бесконачно много нула.
Риманова хипотеза је као и Последња Фермаова теорема била инспирација за небројене покушаје доказивања, где су подједнако неуспешни били и врхунски и математичари аматери. Када је 1995. године енглески математичар Ендру Вајлс извео доказ Фермаове последње теореме - фокус математичке заједнице је преусмерен на Риманову хипотезу, најистакнутији нерешени проблем у математици данас. Овде су набројани значајни неуспешни покушаји у новом миленијуму.
Мати Питканен (Matti Pitkanen) у септембру 2001, повукао доказ због грешке у новембру исте године.[1]
Карлос Кастро (Carlos Castro), и Хорге Махеха (Jorge Mahecha) су у серији радова од 2001. до 2006. године пробали да изграде теорију (користећи суперсиметрије и квантномеханички приступ) која би омогућила доказивање Риманове хипотезе. Њихов приступ је одбачен.[2]
Каида Ши (Kaida Shi) у јулу 2003. године, доказ садржавао грешку.[3]
Луј д'Бранж (Louis de Branges de Bourcia) у јулу 2004. године, нађен контрапример.[4] Аутор је касније објавио Извињење за доказ Риманове Хипотезе.[5]
Јинжу Хан (Jinzhu Han) у јуну 2007. године, доказ садржавао грешку.[6]
Андреј Мадрецки (Andrzej Madrecki) у јулу 2007. године, доказ садржавао грешку.[7]
Лев Аизенберг (Lev Aizenberg) у децембру 2007. године, повукао доказ због грешке у јануару 2008. године.[8]
Ксиан-Јин Ли (Xian-Jin Li) у јулу 2008. године, неколико дана касније је повукао доказ због грешке (на страни 29).[9]
Мајкл Атија је предложио доказ Риманове хипотезе 2018. године.[10]
Потрага за нулама Риманове зета-функције
Дуго се веровало да је Риманова хипотеза резултат дубоке интуиције и осећаја за проблем. Карл Лудвиг Сигел (Carl Ludwig Siegel) је, међутим, у тридесетим годинама 20. века анализирајући Риманове рукописе пронашао рачун за првих неколико нула на критичној правој, на неколико децималних цифара тачности.
Риманова хипотеза је нумерички проверена за првих 1013 нула (за вредности t на критичној линији до 2,4·1012). Овај резултат су 2004. године добили Ксавијер Гордон (Xavier Gourdon) и Патрик Демишел (Patrick Demichel) користећи Одлизко-Шонаге (Odlyzko-Schönhage) алгоритам[11] из 1988. године.
Све познате вредности t за нуле на критичној линији су по свему судећи ирационални бројеви.
Све познате нуле су првог реда. Иако постојење нула вишег реда не би оповргло Риманову хипотезу - изазвало би озбиљне проблеме за доста савремених рачунских техника.
^Odlyzko, A. M.; Schönhage, A. (1988). „Fast Algorithms for Multiple Evaluations of the Riemann Zeta Function”. Transactions of the American Mathematical Society. 309 (2): 797—809. JSTOR2000939. doi:10.1090/S0002-9947-1988-0961614-2.
Borwein, Peter; Choi, Stephen; Rooney, Brendan; Weirathmueller, Andrea, ур. (2008), The Riemann Hypothesis: A Resource for the Afficionado and Virtuoso Alike, CMS Books in Mathematics, New York: Springer, ISBN978-0-387-72125-5, doi:10.1007/978-0-387-72126-2
Cartier, P. (1982), „Comment l'hypothèse de Riemann ne fut pas prouvée”, Seminar on Number Theory, Paris 1980–81 (Paris, 1980/1981), Progr. Math., 22, Boston, MA: Birkhäuser Boston, стр. 35—48, MR693308
Ford, Kevin (2002), „Vinogradov's integral and bounds for the Riemann zeta function”, Proceedings of the London Mathematical Society, Third Series, 85 (3): 565—633, MR1936814, arXiv:1910.08209, doi:10.1112/S0024611502013655
Franel, J.; Landau, E. (1924), „Les suites de Farey et le problème des nombres premiers" (Franel, 198–201); "Bemerkungen zu der vorstehenden Abhandlung von Herrn Franel (Landau, 202–206)”, Göttinger Nachrichten: 198—206
Ghosh, Amit (1983), „On the Riemann zeta function—mean value theorems and the distribution of |S(T)|”, J. Number Theory, 17: 93—102, doi:10.1016/0022-314X(83)90010-0
Hadamard, Jacques (1896), „Sur la distribution des zéros de la fonction ζ(s) et ses conséquences arithmétiques”, Bulletin de la Société Mathématique de France, 14: 199—220, doi:10.24033/bsmf.545 Reprinted in Borwein et al. 2008.
Ingham, A.E. (1932), The Distribution of Prime Numbers, Cambridge Tracts in Mathematics and Mathematical Physics, 30, Cambridge University Press. Reprinted (1990) ISBN978-0-521-39789-6, MR1074573
Ivić, Aleksandar (2008), „On some reasons for doubting the Riemann hypothesis”, Ур.: Borwein, Peter; Choi, Stephen; Rooney, Brendan; Weirathmueller, Andrea, The Riemann Hypothesis: A Resource for the Afficionado and Virtuoso Alike, CMS Books in Mathematics, New York: Springer, стр. 131—160, ISBN978-0-387-72125-5, arXiv:math.NT/0311162
Karatsuba, A. A. (1984a), „Zeros of the function ζ(s) on short intervals of the critical line”, Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Mat. (на језику: руски), 48 (3): 569—584, MR0747251
Karatsuba, A. A. (1984b), „Distribution of zeros of the function ζ(1/2 + it)”, Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Mat. (на језику: руски), 48 (6): 1214—1224, MR0772113
Karatsuba, A. A. (1985), „Zeros of the Riemann zeta-function on the critical line”, Trudy Mat. Inst. Steklov. (на језику: руски) (167): 167—178, MR0804073
Knauf, Andreas (1999), „Number theory, dynamical systems and statistical mechanics”, Reviews in Mathematical Physics. A Journal for Both Review and Original Research Papers in the Field of Mathematical Physics, 11 (8): 1027—1060, Bibcode:1999RvMaP..11.1027K, MR1714352, doi:10.1142/S0129055X99000325
Montgomery, Hugh L. (1973), „The pair correlation of zeros of the zeta function”, Analytic number theory, Proc. Sympos. Pure Math., XXIV, Providence, R.I.: American Mathematical Society, стр. 181—193, MR0337821 Reprinted in Borwein et al. 2008.
Montgomery, Hugh L.; Vaughan, Robert C. (2007), Multiplicative Number Theory I. Classical Theory, Cambridge studies in advanced mathematics, 97, Cambridge University Press, ISBN978-0-521-84903-6
Nyman, Bertil (1950), On the One-Dimensional Translation Group and Semi-Group in Certain Function Spaces, PhD Thesis, University of Uppsala: University of Uppsala, MR0036444
Platt, David; Trudgian, Tim (2020), The Riemann hypothesis is true up to , arXiv:2004.09765v1
Radziejewski, Maciej (2007), „Independence of Hecke zeta functions of finite order over normal fields”, Transactions of the American Mathematical Society, 359 (5): 2383—2394, MR2276625, doi:10.1090/S0002-9947-06-04078-5, „There are infinitely many nonisomorphic algebraic number fields whose Dedekind zeta functions have infinitely many nontrivial multiple zeros.”
Rosser, J. Barkley; Yohe, J. M.; Schoenfeld, Lowell (1969), „Rigorous computation and the zeros of the Riemann zeta-function. (With discussion)”, Information Processing 68 (Proc. IFIP Congress, Edinburgh, 1968), Vol. 1: Mathematics, Software, Amsterdam: North-Holland, стр. 70—76, MR0258245
Selberg, Atle (1942), „On the zeros of Riemann's zeta-function”, SKR. Norske Vid. Akad. Oslo I., 10: 59 pp, MR0010712
Selberg, Atle (1946), „Contributions to the theory of the Riemann zeta-function”, Arch. Math. Naturvid., 48 (5): 89—155, MR0020594
Selberg, Atle (1956), „Harmonic analysis and discontinuous groups in weakly symmetric Riemannian spaces with applications to Dirichlet series”, J. Indian Math. Soc. (N.S.), 20: 47—87, MR0088511
Siegel, C. L. (1932), „Über Riemanns Nachlaß zur analytischen Zahlentheorie”, Quellen Studien zur Geschichte der Math. Astron. Und Phys. Abt. B: Studien 2: 45—80 Reprinted in Gesammelte Abhandlungen, Vol. 1. Berlin: Springer-Verlag, 1966.
Suzuki, Masatoshi (2011), „Positivity of certain functions associated with analysis on elliptic surfaces”, Journal of Number Theory, 131 (10): 1770—1796, doi:10.1016/j.jnt.2011.03.007
Trudgian, Timothy (2011), „On the success and failure of Gram's Law and the Rosser Rule”, Acta Arithmetica, 125 (3): 225—256, doi:10.4064/aa148-3-2
Turán, Paul (1948), „On some approximative Dirichlet-polynomials in the theory of the zeta-function of Riemann”, Danske Vid. Selsk. Mat.-Fys. Medd., 24 (17): 36, MR0027305 Reprinted in Borwein et al. 2008.
de la Vallée-Poussin, Ch.J. (1896), „Recherches analytiques sur la théorie des nombers premiers”, Ann. Soc. Sci. Bruxelles, 20: 183—256
de la Vallée-Poussin, Ch.J. (1899—1900), „Sur la fonction ζ(s) de Riemann et la nombre des nombres premiers inférieurs à une limite donnée”, Mem. Couronnes Acad. Sci. Belg., 59 (1) Reprinted in Borwein et al. 2008.
Weil, André (1948), Sur les courbes algébriques et les variétés qui s'en déduisent, Actualités Sci. Ind., no. 1041 = Publ. Inst. Math. Univ. Strasbourg 7 (1945), Hermann et Cie., Paris, MR0027151
Weinberger, Peter J. (1973), „On Euclidean rings of algebraic integers”, Analytic number theory ( St. Louis Univ., 1972), Proc. Sympos. Pure Math., 24, Providence, R.I.: Amer. Math. Soc., стр. 321—332, MR0337902
Wiles, Andrew (2000), „Twenty years of number theory”, Mathematics: frontiers and perspectives, Providence, R.I.: American Mathematical Society, стр. 329—342, ISBN978-0-8218-2697-3, MR1754786
Zagier, Don (1981), „Eisenstein series and the Riemann zeta function”, Automorphic forms, representation theory and arithmetic (Bombay, 1979), Tata Inst. Fund. Res. Studies in Math., 10, Tata Inst. Fundamental Res., Bombay, стр. 275—301, MR633666