Читаем I Am a Strange Loop полностью

There could thus be, at least in theory, a volume of Principia Mathematica devoted entirely to exploring the question of which integers are, and which are not, the sum of two squares. For instance, 41 is the sum of 16 and 25, and there are infinitely many other integers that can be made by summing two squares. Call them members of Class A. On the other hand, 43 is not the sum of any pair of squares, and likewise, there are infinitely many other integers that cannot be made by summing two squares. Call them members of Class B. (Which class is 109 in? What about 133?) Fully fathoming this elegant dichotomy of the set of all integers, though a most subtle task, had been accomplished by number theorists long before Gödel’s birth.

Analogously, one could imagine another volume of Principia Mathematica devoted entirely to exploring the question of which integers are, and which are not, the sum of two primes. For instance, 24 is the sum of 5 and 19, whereas 23 is not the sum of any pair of primes. Once again, we can call these two classes of integers “Class C” and “Class D”, respectively. Each class has infinitely many members. Fully fathoming this elegant dichotomy of the set of all integers represents a very deep and, as of today, still unsolved challenge for number theorists, though much progress has been made in the two-plus centuries since the problem was first posed.

Mixing Two Unlikely Ideas: Primes and Squares

Before we look into Gödel’s unexpected twist-based insight into PM, I need to comment first on the profound joy in discovering patterns, and next on the profound joy in understanding what lies behind patterns. It is mathematicians’ relentless search for why that in the end defines the nature of their discipline. One of my favorite facts in number theory will, I hope, allow me to illustrate this in a pleasing fashion.

Let us ask ourselves a simple enough question concerning prime numbers: Which primes are sums of two squares (41, for example), and which primes are not (43, for example)? In other words, let’s go back to Classes A and B, both of which are infinite, and ask which prime numbers lie in each of them. Is it possible that nearly all prime numbers are in one of these classes, and just a few in the other? Or is it about fifty–fifty? Are there infinitely many primes in each class? Given an arbitrary prime number p, is there a quick and simple test to determine which class p belongs to (without trying out all possible additions of two squares smaller than p)? Is there any kind of predictable pattern concerning how primes are distributed in these two classes, or is it just a jumbly chaos?

To some readers, these may seem like peculiar or even unnatural questions to tackle, but mathematicians are constitutionally very curious people, and it happens that they are often deeply attracted by the idea of exploring interactions between concepts that do not, a priori, seem related at all (such as the primes and the squares). What often happens is that some kind of unexpected yet intimate connection turns up — some kind of crazy hidden regularity that feels magical, the discovery or the revelation of which may even send mystical frissons up and down one’s spine. I, for one, shamelessly admit to being highly susceptible to such spine-tingling mixtures of awe, beauty, mystery, and surprise.

To get a feel for this kind of thing, let us take the list of all the primes up to 100 — 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, 97 — a rather jumbly, chaotic list, by the way — and redisplay it, highlighting those primes that are sums of two squares (that is, Class A primes), and leaving untouched those that are not (Class B primes). Here is what we get:

2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, 97 ,…

Do you see anything interesting going on here? Well, for one thing, isn’t it already quite a surprise that it seems to be a fairly even competition? Why should that be the case? Why shouldn’t either Class A or Class B be dominant? Will either the Class A primes or the Class B primes take over after a while, or will their roughly even balance continue forever? As we go out further and further towards infinity, will the balance tend closer and closer to being exactly fifty–fifty? If so, why would such an amazing, delicate balance hold? To me, there is something enormously alluring here, and so I encourage you to look at this display for a little while — a few minutes, say — and try to find any patterns in it, before going on.

Pattern-hunting

Перейти на страницу:

Похожие книги

Хрущёвская слякоть. Советская держава в 1953–1964 годах
Хрущёвская слякоть. Советская держава в 1953–1964 годах

Когда мы слышим о каком-то государстве, память сразу рисует образ действующего либо бывшего главы. Так устроено человеческое общество: руководитель страны — гарант благосостояния нации, первейшая опора и последняя надежда. Вот почему о правителях России и верховных деятелях СССР известно так много.Никита Сергеевич Хрущёв — редкая тёмная лошадка в этом ряду. Кто он — недалёкий простак, жадный до власти выскочка или бездарный руководитель? Как получил и удерживал власть при столь чудовищных ошибках в руководстве страной? Что оставил потомкам, кроме общеизвестных многоэтажных домов и эпопеи с кукурузой?В книге приводятся малоизвестные факты об экономических экспериментах, зигзагах внешней политики, насаждаемых доктринах и ситуациях времён Хрущёва. Спорные постановления, освоение целины, передача Крыма Украине, реабилитация пособников фашизма, пресмыкательство перед Западом… Обострение старых и возникновение новых проблем напоминали буйный рост кукурузы. Что это — амбиции, нелепость или вредительство?Автор знакомит читателя с неожиданными архивными сведениями и другими исследовательскими находками. Издание отличают скрупулёзное изучение материала, вдумчивый подход и серьёзный анализ исторического контекста.Книга посвящена переломному десятилетию советской эпохи и освещает тогдашние проблемы, подковёрную борьбу во власти, принимаемые решения, а главное, историю смены идеологии партии: отказ от сталинского курса и ленинских принципов, дискредитации Сталина и его идей, травли сторонников и последователей. Рекомендуется к ознакомлению всем, кто родился в СССР, и их детям.

Евгений Юрьевич Спицын

Документальная литература
1937. Трагедия Красной Армии
1937. Трагедия Красной Армии

После «разоблачения культа личности» одной из главных причин катастрофы 1941 года принято считать массовые репрессии против командного состава РККА, «обескровившие Красную Армию накануне войны». Однако в последние годы этот тезис все чаще подвергается сомнению – по мнению историков-сталинистов, «очищение» от врагов народа и заговорщиков пошло стране только на пользу: без этой жестокой, но необходимой меры у Красной Армии якобы не было шансов одолеть прежде непобедимый Вермахт.Есть ли в этих суждениях хотя бы доля истины? Что именно произошло с РККА в 1937–1938 гг.? Что спровоцировало вакханалию арестов и расстрелов? Подтверждается ли гипотеза о «военном заговоре»? Каковы были подлинные масштабы репрессий? И главное – насколько велик ущерб, нанесенный ими боеспособности Красной Армии накануне войны?В данной книге есть ответы на все эти вопросы. Этот фундаментальный труд ввел в научный оборот огромный массив рассекреченных документов из военных и чекистских архивов и впервые дал всесторонний исчерпывающий анализ сталинской «чистки» РККА. Это – первая в мире энциклопедия, посвященная трагедии Красной Армии в 1937–1938 гг. Особой заслугой автора стала публикация «Мартиролога», содержащего сведения о более чем 2000 репрессированных командирах – от маршала до лейтенанта.

Олег Федотович Сувениров , Олег Ф. Сувениров

Документальная литература / Военная история / История / Прочая документальная литература / Образование и наука / Документальное
1917: русская голгофа. Агония империи и истоки революции
1917: русская голгофа. Агония империи и истоки революции

В представленной книге крушение Российской империи и ее последнего царя впервые показано не с точки зрения политиков, писателей, революционеров, дипломатов, генералов и других образованных людей, которых в стране было меньшинство, а через призму народного, обывательского восприятия. На основе многочисленных архивных документов, журналистских материалов, хроник судебных процессов, воспоминаний, писем, газетной хроники и других источников в работе приведен анализ революции как явления, выросшего из самого мировосприятия российского общества и выражавшего его истинные побудительные мотивы.Кроме того, авторы книги дают свой ответ на несколько важнейших вопросов. В частности, когда поезд российской истории перешел на революционные рельсы? Правда ли, что в период между войнами Россия богатела и процветала? Почему единение царя с народом в августе 1914 года так быстро сменилось лютой ненавистью народа к монархии? Какую роль в революции сыграла водка? Могла ли страна в 1917 году продолжать войну? Какова была истинная роль большевиков и почему к власти в итоге пришли не депутаты, фактически свергнувшие царя, не военные, не олигархи, а именно революционеры (что в действительности случается очень редко)? Существовала ли реальная альтернатива революции в сознании общества? И когда, собственно, в России началась Гражданская война?

Дмитрий Владимирович Зубов , Дмитрий Михайлович Дегтев , Дмитрий Михайлович Дёгтев

Документальная литература / История / Образование и наука