至于什么是梅森素数,这也是一个相对复杂的问题,这里暂时不详细说明,可以简单的理解为梅森素数是一类特殊的素数。
而在发现了无法找到可以表达所有素数的通项公式之后,数学家们转而去研究另外一个问题,是否可以知道一个固定的范围内的素数有多少个?
比如说,我们现在都知道,十以内的素数有4个,那么我们能不能通过一个公式计算出20以内,100以内,1000内,乃至于一千万以内或者更大范围内的素数有多少个呢?
而计算这个一定范围内素数数量的表达式,被称为素数计算函数。
在这里里,我们就必须介绍一个伟大的德国数学家格奥尔格·弗雷德里希·波恩哈德·黎曼,他是黎曼几何学的创始人,同时还是复变函数论的创始人之一。
在1859年,黎曼提交了他的唯一一篇数论论文,这也是他唯一一篇没有几何概念的论文,论文的题目就叫做《论小于一个给定值的素数的个数》。
就和论文的标题一样,这这篇只有九页的论文里,黎曼直接给出了素数计算函数的准确表达式,只是他的论文过于简略,并没有明确证明过程,以至于即便到了今天,我们也只是证明出了其中的一小部分内容。
更令人遗憾的是,1866年,年仅40岁的天才数学家黎曼就因为肺结核去世了。
否则,也许黎曼猜想在今天,早已不是猜想了。
黎曼给出的表达式π(x)由两部分组成,一部分是j(x),这就是黎曼给出的素数计算函数,由这个函数可以计算出一个π(x)的近似值。
另外一部分是对j(x)的修正项,μ(n)n。
通过修正项的修正之后,所得到的数值就是准确的π(x)的值了。
但说到这里,仿佛还是没有提到前面说的两个问题,黎曼ζ函数和它的非平凡零点。
接下来我们首先说一下黎曼ζ函数,它可以表示为ζ(s),之所以用这个函数是在复数域上的函数,复数域函数的自变量用s而不是x来表示。
至于什么是复数,如果再扩展来讲,那就真的太浪费篇幅了,这里略过不提。
言归正传,当我们解ζ(s)=0的这个方程的时候,我们可以得到两种类型的解。
第一,也是一个简单的解,s=-2n,也就是所有的负偶数。