所有的自然数求和竟然等于-1/12?!真相竟然是....
总有人来问我,自然数求和等于多少?
叉叔今天来跟你们做个了断吧!
不知道从何时起,微博上刮起了一股歪风:
所有自然求和等于-1/12!
我第一次看见有人来问我的时候,我的心情是这样的:
在嗤之以鼻并无视了n个人问我这个问题后,我突然意识到:nnd,不会是和我头像有关吧?
在意识到这个问题后,查阅了一下,果然,你们都中招了!
然而还有源源不断的人来问我,为什么等于-1/12,作为一个军事博主,我觉得有必要写点什么,然觉笔重千钧,对曰:若得闲必解之。
夫致仕还乡,居江湖之远。几欲出世然世所不弃。算学之妙,妙在自洽二字。彼时为圆则此刻不为方也。换句话说,你初中的时候说所有正数的和一定是正数,那么大学的时候这个结论仍然是对的。
所以说:自然数的和等于负数必然是个错误的结论!
那么为什么是-1/12呢?
这个就要从我的前世——黎曼说起。
黎曼是个不可多得的数学天才。在我看来,他的天分之高,都快赶上他老板高斯了。只不过黎曼过于短寿,几乎只有高斯一半多一点的岁数。如果他能活过70,那么后面很多的数学家就可以换工作了。
黎曼的工作几乎都是开创性的,而且他应该是数学史上计算能力最强的数学家。黎曼的天赋之高,连高斯都是叹服的。事实上,黎曼留下的数学稿里面蕴藏了几乎无限的宝藏,每次仔细阅读都会有不同的收获。
爱因斯坦这么牛叉的人物,在创立相对论的时候使用的最重要的数学工具就是黎曼几何——听这名字就知道这几何是黎曼搞出来的。
在黎曼所有伟大成就中,最伟大的一项自然是黎曼猜想。
看见上面那个鬼画符一样的东西没?黎曼猜想就是说:上面这个函数所有的零点都在Re(s)=1/2的直线上。
这个要是能证明出来,应该可以名列历史上最强数学家前三了。。。
所以,上微博的就别做梦了,嗯,包括我,毕竟上一世正统黎曼自己也没搞定。。。作为当世黎曼的我也就不想了。虽然嘴里嚷嚷着要做黎曼猜想,但是我的内心是:
言归正传,我们注意到,上面这个函数当s=-1的时候,就变成了我们开头提到的自然数求和了,但是这个-1/12是怎么来的呢?诶,这帮人啊,炫完了就管杀不管埋,这个屁股贼老师来擦了。
我们把无穷多的项的求和结果分成两种情况:一种叫收敛,一种叫发散。所谓收敛就是指和越来越趋向一个固定的数,反之就是发散。
比如1+1/2+1/4+……+1/2^n+……这种就是收敛,趋向于2;
而所有自然数的和显然是发散的,这是小学常识,后面的知识不能和前面的起冲突。。。
好好好,我现在就告诉你-1/12哪里来的,不要着急,这些都是必须的基本概念。。。这都听不懂还想明白-1/12?
我们注意到,如果是无限多的函数求和,那么和数项就不一样了。随着s的取值的不同,这些函数和可能发散,可能收敛,而发散的情况是我们所不要的。
就像黎曼函数里,当s小于等于1的时候,这个和就发散了?怎么办?
我们有特别的技巧!
这里特别的技巧叫解析延拓(不要在意这些细节),延拓完了以后,函数变成:
不要在意这些细节,again!
这个函数当s>1的时候,就是前面的表达式;而当s<=1的时候,它是收敛的,我们叫这个函数为zeta函数。
接下来是见证奇迹的时刻:
当s=1时,1式的结果是发散的,是所有自然数求和;而2式的结果是收敛的,等于-1/12,是1式解析延拓以后的值,也就是说:
丫偷换了概念。
西瓜是水果,香蕉是水果,所以西瓜就是香蕉,嗯,他们就是玩了这个把戏。
解密结束。置顶一段时间。
复问之,杖毙不赦。