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第四百八十四章 天狼星

飛船內(nèi)的生活枯燥且溫馨。

龐學(xué)林除了通過望遠(yuǎn)鏡完成半人馬座三星日常的觀測任務(wù)外,剩下的時間,除了搞搞黎曼猜想研究,就是和慕青青一起在植物艙種東西。

因爲(wèi)船員們長期冬眠的關(guān)係,因此,飛船的植物艙只有在有船員甦醒的情況下才會啓動。

龐學(xué)林和慕青青在植物艙內(nèi)種植了土豆、黃瓜、茄子、番茄、玉米、水稻等作物,還飼養(yǎng)了不少麪包蟲作爲(wèi)動物蛋白的來源。

這樣的生活這讓龐學(xué)林回想起了當(dāng)年在火星救援世界裡的那段日子。

不過毫無疑問,飛船上的生活比起火星上的生活可要有趣得多。

不僅僅源於食物的多樣性,更重要的是,自己還有佳人相伴。

唯一讓龐學(xué)林有些頭疼的是,在研究黎曼猜想的過程中,他依舊沒能找到什麼頭緒。

不過這也並不讓人意外。

從1900年的希爾伯特二十三問,到2000年克雷研究所提出的世界數(shù)學(xué)七大難題。

跨越一個世紀(jì),黎曼猜想依舊屹立於世界數(shù)學(xué)之巔。

其原因當(dāng)然不僅僅因爲(wèi)黎曼猜想的艱深程度,更在於黎曼猜想本身的重要意義。

首要的原因是它跟其它數(shù)學(xué)命題之間有著千絲萬縷的聯(lián)繫。

據(jù)統(tǒng)計,在今天的數(shù)學(xué)文獻中已經(jīng)有一千條以上的數(shù)學(xué)命題是以黎曼猜想(或其推廣形式)的成立爲(wèi)前提的。

這表明黎曼猜想及其推廣形式一旦被證明,對數(shù)學(xué)的影響將是十分巨大,所有那一千多條數(shù)學(xué)命題就全都可以榮升爲(wèi)定理。

反之,如果黎曼猜想被推翻,則那一千多條數(shù)學(xué)命題中也幾乎無可避免地成爲(wèi)陪葬。

一個數(shù)學(xué)猜想與爲(wèi)數(shù)如此衆(zhòng)多的數(shù)學(xué)命題有著密切關(guān)聯(lián),這在數(shù)學(xué)史上可謂是絕無僅有。

其次,黎曼猜想與數(shù)論中的素數(shù)分佈問題有著密切關(guān)係。

而數(shù)論是數(shù)學(xué)中一個極重要的傳統(tǒng)分支,被德國數(shù)學(xué)家高斯稱爲(wèi)是“數(shù)學(xué)的皇后”。

素數(shù)分佈問題則又是數(shù)論中極重要的傳統(tǒng)課題,一向吸引著衆(zhòng)多數(shù)學(xué)家的興趣。

這種深植於傳統(tǒng)的“高貴血統(tǒng)”也在一定程度上增加了黎曼猜想在數(shù)學(xué)家們心中的地位和重要性。

再者,一個數(shù)學(xué)猜想的重要性還有一個衡量標(biāo)準(zhǔn),那就是在研究該猜想的過程中能否產(chǎn)生出一些對數(shù)學(xué)的其它方面有貢獻的結(jié)果。

用這個標(biāo)準(zhǔn)來衡量,黎曼猜想也是極其重要的。

事實上,數(shù)學(xué)家們在研究黎曼猜想的過程中所取得的早期成果之一,就直接導(dǎo)致了有關(guān)素數(shù)分佈的一個重要命題——素數(shù)定理的證明。

而素數(shù)定理在被證明之前,本身也是一個有著一百多年曆史的重要猜想。

最後,黎曼猜想從某種意義上已經(jīng)超越了數(shù)學(xué)的範(fàn)疇。

二十世紀(jì)七十年代初,人們便發(fā)現(xiàn)與黎曼猜想有關(guān)的某些研究,居然跟某些非常複雜的物理現(xiàn)象有著顯著關(guān)聯(lián)。

這種關(guān)聯(lián)的原因直到今天也還是一個謎。

但它的存在本身,無疑就進一步增加了黎曼猜想的重要性。

正因爲(wèi)如此,黎曼猜想誕生一百多年以來,吸引了無數(shù)數(shù)學(xué)家前去攀登。

這些努力雖然迄今未能取得完全成功,但是在這過程中卻也取得了一些階段性成果。

其中第一個階段性成果出現(xiàn)在黎曼猜想問世三十七年後的1896年。

黎曼ζ函數(shù)的非平凡零點,容易證明的結(jié)果只有一個,那就是它們都分佈在一個帶狀區(qū)域上。

法國數(shù)學(xué)家哈達(dá)瑪和比利時數(shù)學(xué)家普森,彼此通過獨立手段將那個帶狀區(qū)域的邊界剔除掉了。

也就是說,黎曼ζ函數(shù)的非平凡零點只分布在那個帶狀區(qū)域的內(nèi)部,而不包括邊界。

這個成果粗看起來似乎微不足道,一個帶狀區(qū)域的邊界跟它的內(nèi)部相比,從面積上講比例實際上是零。

但它對於研究黎曼猜想來說只是一小步,對於研究另一個數(shù)學(xué)猜想來說卻是巨大的飛躍,因爲(wèi)它直接導(dǎo)致了後者的證明。

那個數(shù)學(xué)猜想如今已被稱爲(wèi)素數(shù)定理,它所描述的是素數(shù)的大範(fàn)圍分佈規(guī)律。

素數(shù)定理自被提出以來懸而未決已超過一百年,在當(dāng)時乃是一個比黎曼猜想更令數(shù)學(xué)界期待的東西。

在上述成果之後又隔了十八年,1914 年,丹麥數(shù)學(xué)家玻爾與德國數(shù)學(xué)家蘭道取得了另一個階段性成果,那就是證明了黎曼ζ函數(shù)的非平凡零點傾向於“緊密團結(jié)”在臨界線的周圍。

這個結(jié)果用數(shù)學(xué)語言來說,就是包含臨界線的無論多麼窄的帶狀區(qū)域都包含了黎曼ζ函數(shù)的幾乎所有的非平凡零點。

不過“緊密團結(jié)”歸“緊密團結(jié)”,這一結(jié)果卻不足以證明任何一個零點恰好就在臨界線上,因此它距離黎曼猜想的要求仍然相差很遠(yuǎn)。

但就在那同一年,另一個階段性成果出現(xiàn)了:英國數(shù)學(xué)家哈代終於將“紅旗”插上了臨界線——他證明了黎曼ζ函數(shù)有無窮多個非平凡零點位於臨界線上。

粗看起來,這似乎是一個非同小可的結(jié)果,因爲(wèi)黎曼ζ函數(shù)的非平凡零點總共就是無窮多個,而哈代證明了有無窮多個零點位於臨界線上,從字面上看,兩者已經(jīng)一模一樣了。

可惜的是,“無窮”是數(shù)學(xué)中一個很微妙的概念,同樣是無窮,彼此卻未必是一回事。

1921年,哈代與英國數(shù)學(xué)家李特伍德合作,對自己七年前那個結(jié)果中的“無窮”做出了具體估計。

按照他們的具體估計,已被證明爲(wèi)位於臨界線上的“無窮多個非平凡零點”跟全部非平凡零點相比,究竟佔多大的百分比呢?

答案令他們沮喪:百分之零!

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數(shù)學(xué)家們將這個百分比推進到一個大於零的數(shù)字是在二十一年後的1942年。

那一年,挪威數(shù)學(xué)家賽爾伯格終於證明了這個百分比大於零。

賽爾伯格做出這項成果時正值第二次世界大戰(zhàn)的硝煙在歐洲各地瀰漫,他所在的挪威奧斯陸大學(xué)幾乎成了一座孤島,連數(shù)學(xué)期刊都無法送達(dá)。

或許正因爲(wèi)如此,賽爾伯格才能完成如此出色的成就。

不過賽爾伯格雖然證明了那個百分比大於零,卻並沒有在論文中給出具體數(shù)值。

在賽爾伯格之後,數(shù)學(xué)家們開始對這一比例的具體數(shù)值進行研究,其中以美國數(shù)學(xué)家列文森的成果最爲(wèi)顯著。

他證明了至少有34%的零點位於臨界線上。

列文森取得這一成果是在1974年,那時他已年過花甲,並且行將走到生命的盡頭(去世於1975年),卻依然頑強地從事著數(shù)學(xué)研究。

在列文森之後,這方面的推進變得十分緩慢,幾位數(shù)學(xué)家費盡九牛二虎之力也只能在百分比的第二位數(shù)字上做文章,其中包括中國數(shù)學(xué)家樓世拓與姚琦(他們於1980年證明了至少有35%的零點位於臨界線上)。

直到1989年,纔有人撼動百分比的第一位數(shù)字:美國數(shù)學(xué)家康瑞證明了至少有40%的零點位於臨界線上。

這也是整個黎曼猜想研究中最強的結(jié)果之一,在這之後,黎曼猜想在數(shù)學(xué)界幾乎沒有任何進展。

兩年的時光不知不覺中過去。

這天,龐學(xué)林漂浮在指揮控制艙的舷窗前,有些看著遠(yuǎn)方的星空。

兩年的時間,龐學(xué)林在黎曼猜想上的研究始終停滯不前。

這讓他有些無奈。

數(shù)學(xué)這東西有時候就是這樣,即使你再怎麼才思敏捷,但面對一個難題時,如果找不到合適的突破口,那基本上就是兩眼一抹黑。

如今龐學(xué)林在面對黎曼猜想時,就進入了這種狀況。

龐學(xué)林深深地吸了口氣,將目光轉(zhuǎn)向舷窗的右上角。

在星空的一側(cè),已經(jīng)出現(xiàn)了一顆網(wǎng)球大小的火球,正向宇宙中噴射著炙熱的火焰,那是半人馬座αB。

另一側(cè),還有一顆亮星,亮度比起地球上見到的最亮的星星金星還要高出許多倍,那是半人馬座αA。

過去兩年的觀測,龐學(xué)林對半人馬座α的情況已經(jīng)有了比較清晰的瞭解。

半人馬座αA/B雙星系統(tǒng)內(nèi)只有一顆類地行星,大小和金星相當(dāng)。

這顆行星繞著A/B雙星做8字形運轉(zhuǎn),軌道穩(wěn)定,但這顆行星並不處於兩顆恆星的宜居帶內(nèi),而且通過光譜分析、各種波段觀測表明,這顆行星基本山不存在大氣層,表面上密密麻麻布滿了撞擊坑,對人類而言,基本沒什麼意義。

這時,龐學(xué)林忽然聳了聳鼻子,身後傳來一股香風(fēng)。

緊接著,一個溫暖的軀體從後面抱住了龐學(xué)林。

“怎麼了?”

龐學(xué)林感覺到慕青青的嬌軀微微顫抖,似乎哭了。

他連忙把女孩拉到了身前。

慕青青的眼圈有些發(fā)紅,抽泣道:“阿林,我剛剛收到水娃哥的消息,劉琦大哥……走了。”

這兩年,龐學(xué)林和慕青青幾乎每週都能收到來自太陽系的信息。

這些信息都是地球方面估算到方舟一號抵達(dá)半人馬座α後發(fā)過來的。

其中自然也包括劉琦和水娃發(fā)來的信息。

龐學(xué)林呆了一呆,腦子有些發(fā)懵道:“老劉他……去世了?”

慕青青點了點頭,說道:“應(yīng)該是四年前的事了,劉大哥心臟一直不是很好,再加上八十多歲了,據(jù)說在院子裡散步的時候突然走的。”

龐學(xué)林楞在原地。

這兩年,時不時能收到劉琦和水娃發(fā)來的信息,對龐學(xué)林而言,是最大的慰藉。

四光年外那顆蔚藍(lán)色的星球,始終有著一絲牽掛。

如今又一位值得牽掛的人走了。

儘管龐學(xué)林早有心理準(zhǔn)備,可這一刻,心裡依舊堵得慌。

許多年前的火車車廂中,那個笑起來賤乎乎的胖子似乎依舊還在眼前。

轉(zhuǎn)眼間,斯人已逝,而自己也已經(jīng)遠(yuǎn)隔天涯。

龐學(xué)林深深地吸了口氣,說道:“青青,咱們也冬眠吧。”

慕青青擡頭看著龐學(xué)林,點了點頭,說道:“好!”

……

掠過半人馬座α,方舟一號接下來的目標(biāo),便是天狼星。

天狼星,也稱做大犬座α星,是除太陽外全天最亮的恆星,雖然暗於金星與木星,絕大多數(shù)時間亮於火星。

天狼星是一個雙星系統(tǒng),當(dāng)中的兩顆白色恆星互相圍繞公轉(zhuǎn),相距約20天文單位(大概是太陽和天王星之間的距離),公轉(zhuǎn)週期卻只有50多年。

較亮的一顆星(天狼星A)是一顆A1V型主序星,估計表面溫度爲(wèi)9,940K。

其伴星天狼星B,已經(jīng)度過了主序星的過程,成爲(wèi)了一顆白矮星。

儘管現(xiàn)在天狼星B的光譜比天狼星A暗10,000倍,它卻曾經(jīng)是兩顆星體之中質(zhì)量較大的一顆。

這個雙星系統(tǒng)的年齡估計爲(wèi)大約2億3000萬年。

在其生命前期,人們猜想有兩顆藍(lán)白色恆星互相以橢圓圍繞公轉(zhuǎn),週期爲(wèi)9.1年。

天狼星A如此之亮除了因爲(wèi)其原本就很高的光度以外,還因爲(wèi)它距離太陽很近,約8.6光年,是最近的恆星之一。

天狼星A的質(zhì)量約是太陽的2.1倍。天文學(xué)家利用光學(xué)干涉儀量度出它的半徑,估計角直徑爲(wèi)5.936±0.016mas。它的恆星自轉(zhuǎn)速度較慢,每秒爲(wèi)16公里,因此星體未明顯成爲(wèi)扁球形。

天體模型指出天狼星A形成於一次分子云坍塌,到了一千萬年後,其能源產(chǎn)生已經(jīng)完全由核聚變提供。它的核心爲(wèi)對流層,並利用碳氮氧循環(huán)制造能量。

天文學(xué)家預(yù)測天狼星A會在形成後10億年內(nèi)用盡儲存在覈心的氫,此時它會經(jīng)歷紅巨星階段,然後再溫和變成一顆白矮星。

天狼星B是已知質(zhì)量最大的白矮星之一,其質(zhì)量幾乎與太陽的質(zhì)量相當(dāng)(0.98 M☉),是白矮星平均質(zhì)量0.5~0.6 M☉的兩倍,但是這麼多物質(zhì)被壓縮成爲(wèi)地球般大。

天狼星B目前的表面溫度爲(wèi)25,200 K。

但是由於內(nèi)部已經(jīng)沒有能量生成,剩餘的熱量會以輻射的形態(tài)放射出去,天狼星B終究會逐漸冷卻,需時超過20億年。

一顆恆星要經(jīng)過主序星和紅巨星階段纔會成爲(wèi)白矮星。

天狼星B成爲(wèi)白矮星時的年齡比它現(xiàn)在的年齡小一半多一點,約爲(wèi)1億2千萬年前。

還是一顆主序星時,它估計有5個太陽質(zhì)量大,而且是一顆B型星。

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