Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ ba, 20/01/2015 22:04 (GMT+7)

Một phát hiện quan trọng về số nguyên tố

Tháng 5/2013, nhà toán học Zhang Yitang (Trương Ích Đường, người Mỹ gốc Hoa) ở Đại học New Hampshire lần đầu tiên chứng minh được rằng mặc dù số nguyên tố càng lớn càng hiếm, ta sẽ luôn tìm được những cặp số nguyên tố cách nhau một khoảng cách bị chặn - anh đã chứng minh được khoảng này là trong vòng 70 triệu. Sau công bố của Zhang, nhiều nhà toán học cùng tham gia nghiên cứu để cải thiện kết quả, và đã hạ giới hạn này xuống còn 246, gần hơn đáng kể giả thiết số nguyên tố sinh đôi (twin primes) - giả thiết cho rằng có vô hạn cặp số nguyên tố cách nhau hai đơn vị.

Hiện nay các nhà toán học đã đạt được những tiến bộ quan trọng đầu tiên trong 76 năm đối với câu hỏi theo hướng ngược lại: Khoảng cách lớn nhất giữa hai số nguyên tố liên tiếp có thể là bao nhiêu? Cho tới nay chưa ai có thể trả lời vấn đề này.“

Đây là một câu hỏi rất hiển nhiên, một trong những câu hỏi đầu tiên về số nguyên tố,” Andrew Granville, một nhà lý thuyết số học ở Đại học Montreal (Canada) nói. “Nhưng chúng ta hầu như vẫn không có thêm bước tiến nào trong gần 80 năm.”

Tháng Tám vừa qua, hai nhóm nhà toán học - nhóm một gồm bốn thành viên trong đó có Terrence Tao thuộc Đại học California và nhóm hai là James Maynard của Đại học Oxford - đã công bố những nghiên cứu của họ, chứng minh một giả thuyết đã tồn tại lâu năm của nhà toán học Paul Erdos về độ lớn của khoảng cách giữa hai số nguyên tố. Sau đó, hai nhóm này đã kết hợp với nhau để cải tiến kết quả của mình. Kết quả đó mới đây đã được công bố vào tháng 12/2014 (có thể xem tại http://arxiv.org/abs/1412.5029).

Erdos, một trong những nhà toán học có nhiều công trình nhất thế kỷ XX, từng nghĩ ra hàng trăm vấn đề toán học khác nhau; ai giải được sẽ được ông thưởng, thường chỉ ở mức 25 USD. Riêng tiền thưởng cho câu hỏi về khoảng cách giữa các số nguyên tố thì Erdos nâng lên đến 10.000 USD.

Giả thuyết của Erdos dựa trên một chặn dưới (nhìn kỳ quặc), được tìm ra năm 1938 bởi Robert Alexander Rankin, nhà toán học người Scotland. Với số X đủ lớn, Rankin chứng minh rằng, khoảng cách lớn nhất giữa hai số nguyên tố liên tiếp (sau đây gọi là khoảng cách nguyên tố) nhỏ hơn X luôn lớn hơn hoặc bằng

mp2

Terence Tao từng nói: Các công thức lý thuyết số nổi tiếng vì có nhiều ‘log’ (viết tắt của logarit tự nhiên). Thậm chí giới lý thuyết số còn có câu đùa: “Nhà lý thuyết số đang chết đuối sẽ kêu như thế nào?” - “Log log log log...”

Terence Tao cho rằng kết quả của Rankin là “một công thức tức cười, bạn không nghĩ nó có thể xuất hiện một cách tự nhiên. Mọi người đều tin rằng có thể cải tiến nhanh chóng công thức này”. Nhưng ngoài một số cải tiến nhỏ, không có một tiến bộ nào được thực hiện với công thức của Rankin trong hơn bảy thập niên qua.

Nhiều nhà toán học tin rằng kích cỡ thực tế của khoảng cách nguyên tố có thể lớn hơn nhiều - lên đến (log X)2, như ý tưởng của nhà toán học Thụy Điển Harald Cramer nêu ra năm 1936. Khoảng cách này xảy ra nếu ta giả sử tập hợp các số nguyên tố giống như một tập hợp các số ngẫu nhiên, trên thực tế hai tập hợp này có nhiều điểm giống nhau. Nhưng không ai có thể chứng minh giả thuyết của Cramer. Terence Tao kết luận “Chúng ta còn chưa hiểu rõ lắm về số nguyên tố.”

Giả thiết của Erdos khiêm tốn hơn: Có thể thay 1/3 trong công thức của Rankin bằng bất cứ số nào miễn là chúng ta tăng X lên đủ lớn. Điều đó nghĩa là khoảng cách nguyên tố nhận được có thể lớn hơn trong công thức của Rankin nhiều, tuy vẫn chưa lớn như trong công thức của Cramer. Hai chứng minh cho giả thuyết của Erdos được nhắc ở trên, đều dựa trên một cách xây dựng đơn giản về khoảng cách nguyên tố lớn giống như một dãy dài các hợp số.

Ví dụ, đây là một cách xây dựng một dãy 100 hợp số liên tiếp: Lấy 100 số từ 2 đến 101 và thêm vào 101! (giai thừa của 101). Dãy này trở thành 101! + 2, 101! + 3, 101! + 4, ... , 101! + 101. Vì 101! chia hết cho các số từ 2 đến 101, mỗi số trong dãy trên chắc chắn là hợp số: 101! + 2 chia hết cho 2, 101! + 3 chia hết cho 3,...

James Maynard nói: “Các chứng minh về khoảng cách nguyên tố lớn đều dùng các biến thể nhỏ của phương pháp xây dựng này.” Những hợp số trong dãy trên đều rất lớn vì 101! có 160 chữ số. Để cải tiến công thức của Rankin, các nhà toán học phải chứng minh sự tồn tại các dãy hợp số nhỏ hơn nhiều - có thể thêm một số nhỏ hơn 101! nhiều vào dãy 2, 3, ..., 101 mà vẫn tạo ra một dãy hợp số. Cả hai nhóm đạt được điều này bằng cách dùng những phát hiện gần đây - mỗi nhóm dùng một phát hiện khác nhau - về cách các số nguyên tố phân bố. Thêm vào đó, công trình của Maynard dùng một số công cụ phát triển trong năm ngoái liên quan đến những khoảng cách nguyên tố nhỏ.

Giờ đây, năm nhà nghiên cứu của hai nhóm đang tập trung làm một công trình chung tốt hơn mà theo Tao sẽ đẩy phương pháp của Rankin xa hết mức có thể trong giới hạn những kỹ thuật hiện nay.

Công trình này chưa có những ứng dụng ngay lập tức mặc dù việc hiểu rõ khoảng cách nguyên tố lớn có thể ảnh hưởng đến các thuật toán mã hóa. Nếu khoảng cách nguyên tố tìm được còn lớn hơn giả thiết của Cramer thì có thể các thuật toán mã hóa dựa trên việc tìm các số nguyên tố lớn sẽ gặp vấn đề. Maynard nói: “Nếu thuật toán không may bắt đầu tìm ở đoạn đầu của một khoảng cách nguyên tố rất lớn thì chương trình sẽ tốn rất nhiều thời gian.”

Tao có động cơ cá nhân hơn khi nghiên cứu khoảng cách nguyên tố. “Sau một thời gian, những thứ này bắt đầu làm bạn khó chịu,” anh nói, “Bạn được cho là chuyên gia về số nguyên tố, nhưng bạn không thể trả lời những câu hỏi cơ bản như trên, cho dù người ta đã nghĩ về chúng hàng thế kỷ.”

Erdos mất năm 1996 nhưng Ronald Graham ở Đại học California, San Diego, người từng cộng tác nhiều với Erdos, quyết định sẽ tài trợ cho giải thưởng 10.000 USD mà Erdos đã cam kết.

Năm 1985, thần đồng 10 tuổi Tao lần đầu tiên giải được một bài toán Erdos treo thưởng và anh đã gặp Erdos ở một sự kiện toán học. “Ông ấy đối xử ngang hàng với tôi, ông ấy nói với tôi những vấn đề toán học nghiêm túc,” Tao, người được nhận Huy chương Fields năm 2006, nhớ lại.

Những tiến bộ gần đây về các khoảng cách nguyên tố nhỏ cũng như lớn đã tạo nên một thế hệ các nhà lí thuyết số nghĩ rằng không gì là không thể, Granville nói: “Khi tôi còn đang học, chúng tôi nghĩ rằng có những vấn đề sẽ không có câu trả lời cho đến một thời kì toán học mới... Nhưng tôi nghĩ rằng trong mấy năm qua, thái độ đã thay đổi. Nhiều nhà toán học trẻ có tham vọng lớn hơn nhiều vì họ thấy được rằng ta có thể tạo được những tiến bộ lớn lao trong toán học.”

Dương Quang Thành lược dịch theo wired.com

Xem Thêm

Phát triển nhân lực trẻ cho các lĩnh vực công nghệ chiến lược
Bộ Khoa học và Công nghệ được giao nghiên cứu, đề xuất cơ chế, chính sách phát triển nhân lực trẻ chất lượng cao trong các lĩnh vực công nghệ thông tin, trí tuệ nhân tạo, hàng không vũ trụ và năng lượng nguyên tử, với thời hạn hoàn thành trong quý IV/2026.
Thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức
Sáng ngày 28/7, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã phối hợp với Viện Khoa học và Quản lý kinh tế (IESEM) tổ chức hội thảo "Thực trạng và giải pháp thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0".
Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.

Tin mới

Đề xuất giải pháp tăng cường vai trò kết nối của VUSTA với các Hội ngành trong hoạt động tư vấn, phản biện
Ngày 23/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) tổ chức hội thảo đề xuất các giải pháp đổi mới cơ chế phối hợp, phát huy tối đa tiềm năng của mạng lưới 92 Hội ngành trong hoạt động tư vấn, phản biện; khẳng định quyết tâm nâng tầm vai trò cầu nối của VUSTA, biến trí tuệ đội ngũ trí thức KH&CN thành những luận cứ khoa học tin cậy phục vụ các quyết sách của Đảng, Nhà nước và MTTQ.
Đưa tri thức số về bản, giúp người dân làm chủ công nghệ
Phổ biến kiến thức khoa học, kỹ thuật chỉ thực sự phát huy giá trị khi người dân có thể vận dụng vào đời sống. Từ hoạt động giảng dạy của chuyên gia Hội Mã số Mã vạch Việt Nam trong chương trình tập huấn “Người bản số” tại Lào Cai, có thể thấy rõ cách tiếp cận lấy kỹ năng thực hành, khả năng tự chủ và an toàn trên môi trường số làm trọng tâm.
VUSTA tập huấn nâng cao kiến thức, kỹ năng phòng cháy, chữa cháy và cứu nạn, cứu hộ tại cơ sở
Nhằm nâng cao nhận thức, trách nhiệm và kỹ năng xử lý tình huống cháy, nổ cho cán bộ, nhân viên làm việc tại tòa nhà, ngày 23/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam tổ chức tập huấn công tác phòng cháy, chữa cháy và cứu hộ, cứu nạn. Chương trình kết hợp phổ biến quy định pháp luật với hướng dẫn kỹ năng thực hành, góp phần chủ động phòng ngừa và hạn chế thiệt hại khi có sự cố xảy ra.
Phát huy vai trò cầu nối của Liên hiệp Hội Việt Nam trong hoạt động tư vấn, phản biện và giám định xã hội
Tăng cường kết nối giữa các hội thành viên, đội ngũ trí thức khoa học và công nghệ với các cơ quan Đảng, Nhà nước và Mặt trận Tổ quốc Việt Nam là yêu cầu quan trọng nhằm nâng cao chất lượng hoạt động tư vấn, phản biện, góp phần hoàn thiện chính sách và thúc đẩy phát triển đất nước.
Đắk Lắk: Từ chính sách đãi ngộ đến yêu cầu sử dụng hiệu quả nguồn nhân lực chất lượng cao
Việc HĐND tỉnh Đắk Lắk thông qua Nghị quyết quy định chính sách thu hút, hỗ trợ đào tạo phát triển nguồn nhân lực giai đoạn 2026- 2031 thể hiện sự đồng thuận cao đối với yêu cầu nâng cao chất lượng nguồn nhân lực, tạo nền tảng cho phát triển trong giai đoạn mới. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để chính sách đi vào cuộc sống, thu hút được người có năng lực và tạo môi trường để trí thức cống hiến.
Bác Giáp: Sâu nặng những ân tình với VIFOTЕС
Điều mà những người làm khoa học kính phục ở con người Đại tướng Võ Nguyên Giáp là cả khi khỏe mạnh hay đau yếu, ông vẫn hướng tới việc chung, vì sự nghiệp đổi mới, sáng tạo của đất nước. Khi sức khỏe không còn đủ để đến tham dự các lễ trao giải, tôn vinh nhà khoa học, Đại tướng vẫn dõi theo; các thành viên trong Quỹ và Liên hiệp Hội Việt Nam vẫn đến gặp Đại tướng để báo cáo và nghe chỉ đạo.
Phụ nữ VUSTA: Tự tin tỏa sáng và làm chủ hạnh phúc
Sáng ngày 20/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã tổ chức đã tổ chức Chương trình chúc mừng Ngày Phụ nữ Việt Nam 20/10. Sự kiện là dịp tôn vinh nét đẹp của đội ngũ nữ cán bộ, người lao động VUSTA, đồng thời lan tỏa những thông điệp truyền cảm hứng về hành trình tự tin, hạnh phúc của phụ nữ.