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在一个均匀排列的数列上,均匀的去掉一些元素,剩余部分是否是均匀的呢?
如果剩余部分仍是均匀的,则孪生素数就是无限的。
比如有一排均匀种植的树木,每一米种植一棵,当然这排树数量很多。若我们每1米砍掉一棵树后,剩余的树木排列还是均匀的吗?
可能有人认为不是均匀的了,因为每1米就少了一棵树。也就是说用米尺去量时,它们的确不再均匀了。但是若统计每1米内的树木数量,都是9棵,是否也可以认为此时树木仍是均匀的呢?其实在开始时的每一米种植一棵数大家都认为是均匀的,但以一尺为单位统计时,显然,有时在一尺范围内是有一颗树的,有时一尺范围内是没有树的。这是否也可以认为树木是不均匀的呢?
这与孪生素数有关吗?
有关。
1、2、3、4、5、6、7、8、9、1n,这是自然数序列,也可以认为是一排树,一排均匀种植的树。我们按照一定条件在这个自然数序列上均匀的去掉一些元素。而若剩余的恰好是孪生素数。这时我们是否可以认为孪生素数也是均匀排列的呢?
比一个素数大2的数字如果仍然是素数,则称这两个数字是孪生素数。若用这种方法判断两个数字是否为孪生素数是非常繁琐的,而且不利于证明。
是否有新的方法呢?
1、2、3、4、5、6、7、8、9、1n,这是自然数序列,我们可以将这些数字按照一定规则分成2类。比如将1、4、7、1等划分为a集合,而将2、3、5、6、8、9划分为b集合。两者的区别是a集合中的元素在其后面分别添加1、3后形成的两个数字全部是孪生素数。而b集合中的数字在其后面分别添加1、3后形成的两个数字全部不是孪生素数。当然a集合中的元素目前尚无公式可以求出。但b集合中的元素是可以用公式求出的。公式计算的结果可以形成很多个等差数列,这些等差数列中的元素均匀的去掉自然数集合中的一些元素后,剩余的数字就是a集合中的元素。那a集合中的元素是均匀分布的吗?
本文所述仅研究个位为1、3的这一部分孪生素数。而不考虑个位为7、9以及个位为9、1的两类孪生素数。
当统计很小的范围时,就是我们所熟悉的素数越来越稀疏,孪生素数越来越稀疏,四胞胎素数越来越稀疏。但当我们统计范围扩大时,就会看到素数、孪生素数、四胞胎素数实际上近似均匀的分布在自然数中的。也就说自然数统计范围扩大到原来的2倍时,则其范围内所含的素数、孪生素数、四胞胎素数的数量也会趋近扩大到原来的2倍。
当统计范围达到28万亿时,素数增长比例为196,孪生素数增长比例为192,四胞胎素数增长比例为184。也就是说自然数范围由14万亿扩大到28万亿时,统计范围是原来的2倍,而素数数量是原来的196倍,孪生素数数量是原来的192倍,四胞胎素数数量是原来的184倍。
根据素数定理可以计算出当统计范围增加到2e+37时,素数数量增长的这一比例是1998。同样根据素数定理可以计算当统计范围趋向无穷时,素数数量增长的这一比例就是2。
而孪生素数、四胞胎素数是没有这样的定理可使用的,但现有统计结果也是逐渐趋向2这一数字的。这种均匀性表明孪生素数,甚至四胞胎素数都是无限的。
看看下面这张统计表可以清楚的展现这一变化规律(此图较长,中间省略了一部分。
图中最左侧自然数栏中的数字去掉个位9后,下面一行的数字都是上面一行数字的2倍。
如何通过计算得到b集合中的元素呢?b集合中的元素如实如何分布的呢?
有5组公式可以计算出b集合中的所有元素,每组又由很多个公式组成,具体如下:
个位为1:(1i+1)k+i、(1i+3)k+7i+2、(1i+9)k+9i+8
个位为3:(1i+3)k+i、(1i+7)k+9i+6