Строго говоря, доказательство Эйлера было дефектным, поскольку он необоснованно перенес ряд свойств обычных чисел на числа вида
. В частности он предполагал единственность разложения таких чисел на простые множители. Для устранения пробелов в доказательстве Эйлера понадобились принципиально новые алгебраические абстракции: числовые кольца и поля. Реализацию этой программы начал Гаусс, которому принадлежит первое абсолютно строгое доказательство “Великой теоремы Ферма” для
n=3.
Доказательство для случая n=5 предложили почти одновременно в атмосфере острого соперничества два француза: Лежен-Дирихле и Лежандр (1825). Оба доказательства были очень сложными. В 1839 г. теорема Ферма была доказана для следующего простого показателя n=7. Это удалось благодаря титаническим усилиям Ламе. Он же в 1847 г. объявил, что доказал теорему для всех простых показателей n>3 . Однако бдительный Лиувиль сразу же обнаружил в рассуждениях Ламе ошибку сходную с той, которую допустил Эйлер. Ламе был вынужден признать свое поражение.
Пока во Франции происходили эти события, в Германии молодой математик Куммер упорно занимается теоремой Ферма. Повторив все ошибки Ламе, он пришел к понятию “идеальных чисел”, для которых разложение на простые множители единственно. Обобщение этого понятия привело к созданию головокружительных абстрактных конструкций, которые сегодня изучаются в специальном разделе алгебре под названием “Теория идеалов”. Куммер, посвятивший теореме несколько десятков лет, к концу жизни умел доказывать “Великую теорему Ферма” для всех простых показателей n <100 . В 1857 г. ему была вручена премия Французской академии наук в размере 3 тыс. франков. Работы Куммера окончательно похоронили надежды на возможность доказательства теоремы Ферма элементарными средствами. Стало ясно, что Ферма никогда не имел и не мог иметь доказательства теоремы в общем виде.
После Куммера серьезных сдвигов в доказательстве теоремы Ферма не происходило вплоть до 1929 г., когда Вандивер, используя метод Куммера, получил в явном виде некие условия, позволяющие проверять истинность теоремы для любого простого показателя. С этого момента доказательство теоремы для конкретного n свелось к чисто вычислительным проблемам, с которыми легко справляются современные ЭВМ. В результате к концу семидесятых годов нашего столетия “Великая теорема Ферма” была доказана для всех n <100000 . Это очень большое число, но это еще не все n , а значит “Великая теорема Ферма” не доказана и не опровергнута.
“Верна или не верна?” - так назывался чудесный научно-популярный игровой фильм, промелькнувший на экранах телевизоров в начале семидесятых. Современный яйцеголовый математик, разложив на пульте ЭВМ старинные фолианты, колдует над кипящей ретортой. Он решил обратиться к последнему средству. Произнесена магическая формула, раздается взрыв, и в облаке дыма появляется интеллигентного вида дьявол (его блестяще играет молодой Кайдановский). Помахивая хвостом, нечистый вежливо спрашивает, что угодно клиенту в обмен на бессмертную душу. “Я хочу знать, верна или не верна теорема Ферма” - устало ответствует математик. “Простите, кто кому не верна?” - переспрашивает ошарашенный дьявол. “Великая или Последняя теорема Ферма. Это математическое утверждение. Оно либо справедливо, либо ошибочно. Я должен это узнать любой ценой”. Дьявол осторожно интересуется насчет более традиционных пожеланий - земные блага, вечная молодость и все такое. Но математик упрямо требует ответа на проклятый вопрос. Дьявол, обреченно вздыхая, соглашается вникнуть в суть проблемы. Математик пускается в объяснения: “Уравнение Ферма может быть решено в целых числах, если показатель равен двум. Например, три в квадрате плюс четыре в квадрате равно пяти в квадрате. Но если показатель равен трем... ”
“Подождите, - перебивает его дьявол. - Как Вы сказали? Три в квадрате плюс четыре в квадрате... ”, и дьявол рисует кончиком хвоста:
|
+
Математик с изумлением взирает на посланника ада. Дьявол безнадежно отстал и не знает элементарной алгебры! Придется начинать с самого начала. Через несколько минут дьявол (а заодно и зритель) уясняет формулировку теоремы и проникается ее интригующей историей. Он полон оптимизма, ему не терпится приступить к решению загадки: “Я всего лишь должен найти три числа? Три обычных числа, которые удовлетворяют уравнению г-на Ферма для некоторого показателя, например, для трех”. “Да, этого достаточно, чтобы отвергнуть теорему” - отвечает математик, но дьявол уже исчез. Через несколько минут он вновь сидит в кресле: “Я перебрал биллионы чисел для тысячи показателей, но нужных цифр среди них не было” - заявляет он обиженно. Математик улыбается:“Зря старались. Известно, что теорема Ферма верна для всех показателей не превосходящих 100000. Попытайтесь доказать теорему, используя знания, накопленные людьми”. Час спустя дьявол появляется вновь. Вид у него самый озабоченный. Он в очках, на нем модная водолазка. “Да, Вы правы. Эта штучка жжет почище адского пламени. - говорит он задумчиво - Я полностью овладел математическим анализом, я изучил теорию квадратичных вычетов, ряды Дирихле, диофантовы уравнения, дзета-функции, поля классов и многое другое. И я знаю, что близок к цели. Я пришел просить отсрочки еще на час”. Он возвращается лишь поздно ночью, разбудив задремавшего математика. “Послушайте, - шепчет возбужденно дьявол, - а Вы пробовали рассматривать алгебраические кривые в проективной плоскости инвариантные относительно бирациональных преобразований в хаусдорфовой топологии. Шансов немного, но ... ”. “Позвольте, - прерывает его математик, - разве это возможно в случае произвольных полей”. Дьявол в ответ раскрывает научный журнал: “Так Вы не видели свежей работы Серра по когомологиям Вейля? Вот, взгляните”. И они, забыв о сделке, углубляются в формулы, обмениваясь репликами на жутковатом профессиональном жаргоне.
Забавный фильм вполне точно подмечает инфернальный характер наследия Ферма. “Великая теорема” обернулась проклятием для десятков, может быть сотен тысяч людей, имевших несчастье вникнуть в ее формулировку и заразиться желанием испытать свои силы. Вступившие на эту стезю уже не внимали никаким доводам рассудка. Иллюстрацией может служить анекдотичная телеграмма, пришедшая в Президиум АН СССР: “Доказал теорему Ферма. Основная идея перенести игрек энной в правую часть. Подробности письмом”.
Ведущие математики всех времен и народов неоднократно объясняли, что элементарное доказательство теоремы Ферма во-первых не существует, а во-вторых не будет иметь никакого значения для науки. Оно всего лишь закроет проблему. Подлинное значение “Великой теоремы” в том, что при попытках ее доказательства были выкованы мощные средства, приведшие к созданию новых обширных разделов математики.
Движение “ферматистов” приняло невероятный размах, после того, как в 1908 г. немецкий любитель математики Вольфскель завещал 100000 марок тому, кто докажет теорему Ферма. Право присуждения премии предоставлялось Гетингенской академии Германии. Немедленно тысячи людей стали бомбардировать научные общества и редакции журналов рукописями, якобы содержащими доказательство “Великой теоремы”. Только в Геттингенское математическое общество за первые три года после объявления завещания Вольфскеля пришло более тысячи “доказательств”. Педантичные немцы даже заготовили бланки: “Ваше доказательство содержит ошибку на стр. ____ , которая заключатся в том, что ____________”
После первой мировой войны во время инфляции премия Вольфскеля обесценилась, но поток “ферматистских доказательств” не прекратился.
Финал этой истории банален. В 1993 г. все ведущие информационные агентства передали сообщение о том, что двум американским математикам удалось доказать теорему Ферма в общем виде. Через полгода в нашей прессе выступил крупнейший алгебраист акад. Фадеев, который подтвердил факт доказательства . XX век покончил с “Великой теоремой Ферма” тихо и буднично. При помощи обычной теории идеалов.
Литература
1. П.Ферма. Исследования по теории чисел и диофантову анализу. М., “Наука”, 1992.
2. М.М.Постников. Теорема Ферма.М., “Наука”, 1978.
3. В.А. Никифоровский, Л.С. Фрейман. Рождение новой математики. М., “Наука”, 1976.
4.Р. Тиле. Леонард Эйлер.Киев, “Вища школа”, 1983.
5. В.Ф. Асмус. Декарт. М., Госполитиздат, 1956.
6. И. Г. Башмакова, Е.И. Славутин. История диофантова анализа от Диофанта до Ферма. М., “Наука”, 1984.