革命性的变化发生在1859年。 1859年8月,时年32岁的数学家黎曼(G. F. B. Riemann)
向柏林科学院提交了一篇论文,题为“论不超过一个给定值的素数的个数”。在这篇
论文的中,他把素数点数和所谓的ζ函数建立了联系,这一联系推动了解析数论的发展
;文章中提出的黎曼猜想给数学家们带来了比素数分布更大的挑战:时至今日,在经历
了150多年的认真研究和极力探索后,这个仍然悬而未决。关于黎曼猜想的最权威的科
普文章,可以见科普高手卢昌海的《黎曼猜想漫谈》。
虽然黎曼没有给出关于π(N) 的具体结果,但他为在黑暗里奋斗的素数分布研究指明了
方向。正是沿着这个方向,1896年,法国数学家阿达马(J. S. Hadamard)和比利时数学
家普桑(Charles Jean de la Vallee Poussin)几乎同时独立地证明了素数定理。差不
多半个多世纪后的1949年,塞尔伯格和爱尔特希给出素数定理的初等证明。前者因此工
作以及对筛法的提出获得了1950年的菲尔兹奖。
张益唐的文章基于加州圣荷西大学(San Jose State University )的戈德斯通(
Daniel Goldston)于2005年发表的文章。一般来说,随着数的增大,素数间隙也越来
越大;也就是前面说到的越来越稀疏。但戈德斯通的研究小组证明了,即使在很大的数
中,仍然存在紧邻的素数。要直接把戈德斯通的方法应用于孪生素数问题却有很本质的
困难。这一点张益唐克服了;他说他是去年夏天的7月3日在科罗拉多州朋友家的后院里
聚会时突然开窍的。
张益唐在2013年5月13日在哈佛展示了研究成果。他的证明看起来运用了一些常用的数
学技巧,以至于有些人质疑他是否真的正确。但是《数学年刊》审稿人高度评价说:“
这项研究是第一流的,作者成功证明了一个关于素数分布的里程碑式的定理。”(The
main results are of the first rank;the author has succeeded to prove a
landmark theorem in the distribution of prime numbers.)
对张益唐在普渡的八年,他的博士导师莫宗坚在张益唐出名后的10天内,写了一篇文章
:“张益唐1985年一月至1991年12月在普渡的岁月”,描述了张益唐那几年的学习和工
作。文中说:有时我很后悔没有帮他找工作(Sometimes I regrete not fixing
him a job); 他从此再也没有找我写过推荐信(He never came back to me
requesting recommendation letters)。在这篇文章中,莫教授还说张益唐是一个有
生活情趣的人,曾经被选为普渡大学中国留学生协会主席,并且干得不错;他也认为张
益唐的古典文学修养很好。
最主要的是,在新罕布什尔大学数学系, 张益唐又可以在数学讨论班上把自己新的想
法、新的工作与大家分享。这样,他平生的第二篇工作,关于黎曼猜想的文章(On the
zeros of ζ′(s) near the critical line)发表在重量级的数学期刊《杜克数学》
( Duke Mathematical Journal)上。之后,他还有一篇50多页的关于Landau-Siegel零
点猜想的文章(On the Landau-Siegel Zeros Conjecture)放在数学公开平台网上。
因为当时张默默无闻,文章被当成民科作品被忽略了。现在发现他有真才,文章又被翻
出来,有评论说这可能是解析数论的另一个重大突破。而现在已经被承认的孪生素数猜
想文章也是在葛力明的讨论班上讲过的, 从这里走向世界的。