Понять формулировку теоремы Ферма легко: для любого натурального числа n>2 уравнение
не имеет решений в натуральных числах a, b, c.
А вот доказать ее оказалось чрезвычайно трудно — этим она и знаменита. Настолько трудно, что работа над доказательством заняла 350 лет, и доводили его до ума ведущие математики мира. Для этого пришлось строить новые математические теории и по дороге доказывать утверждения, которые выглядели куда сложнее самой теоремы.
На самом деле с четвертыми степенями (что нет решений в натуральных числах при n=4) справился сам Ферма. Великий Эйлер доказал, что нет решений для кубов. К 1980 году теорему Ферма доказали для всех степеней до 125 000-й.
Но общего результата все не было: нужна была новая идея.
Решение пришло из теории эллиптических кривых. Эллиптическая кривая — вовсе не эллипс; это кривая на плоскости, заданная уравнением, в котором координаты x и y связаны таким свойством: если y возвести в квадрат, то получится кубическая формула от x. Такие уравнения связаны с некоторыми замечательными выражениями, включающими комплексные числа и называемые эллиптическими функциями.
С 1970 года математики стали подозревать о причудливой связи между эллиптическими кривыми и теоремой Ферма. Грубо говоря, если Ферма ошибся, и две n-е степени могут в сумме дать третью, то эти три числа должны определять эллиптическую кривую. А раз степени так связаны, должна получиться очень странная эллиптическая кривая с непредсказуемыми свойствами. Такими неожиданными, что должна вести себя буйно, если вообще может существовать, как в 1985 году заметил Герхард Фрей.
Это наблюдение открывает дверь доказательству от противного. В 1986 году Кеннет Рибет ухватил идею Фрея за хвост, доказав, что если теорема Ферма неверна, то соответствующая эллиптическая кривая противоречит гипотезе японских математиков Ютаки Таниямы и Горо Шимуры. Гипотеза Таниямы – Шимуры, выдвинутая в 1955 году, гласит, что каждой эллиптической кривой соответствует специальный класс эллиптических функций, называемых модулярными.
Открытие Рибета означало, что как только будет доказана гипотеза Таниямы – Шимуры, автоматически будет доказана теорема Ферма (от противного). Действительно, из ложности теоремы Ферма следует, что эллиптическая кривая Фрея существует, а из теоремы Таниямы – Шимуры — что нет.
Гипотеза Таниямы – Шимуры была крепким орешком, недаром она оставалась гипотезой 40 лет. Но она связана со многими областями математики и твердо позиционируется в той области, где развиты мощные техники: в теории эллиптических кривых. Над ее доказательством работал английский и американский математик Эндрю Уайлс -- почти 7 лет, никому особо не сообщая о своей работе.
В июне 1993 года Уайлс объявил, что он доказал гипотезу Таниямы – Шимуры, но не для всех эллиптических кривых, а для одного их класса — полустабильных. Эллиптические кривые Фрея, если они существуют, то полустабильны, поэтому из доказательства Уайлса следовала великая теорема Ферма.
Но это еще не конец истории. Уайлс опубликовал свою работу, и когда эксперты проверили ее, обнаружились недочеты в рассуждениях. Он быстро справился почти со всеми, но один недочет оказался серьезным и никак не поддавался. Когда уже поползли слухи, что представленное доказательство провалилось, Уайлс сделал последнюю попытку спасти свое детище, которое казалось все более хрупким, и против ожиданий многих, справился. С одним техническим моментом ему помог его же бывший ученик, Ричард Тейлор, и к концу октября 1994 года доказательство было завершено. Все остальное, как говорят, уже история.
К доказательству теоремы Ферма причастны многие математики, но самый серьезный шаг в доказательстве сделал Эндрю Уайлс.
показатели колеблются
Теорему Ферма косвенно доказал Уайлс. Но косвенное доказательство не может быть полным. Оно может быть необходимым , но не может быть и достаточным. Поэтому доказательство Уайлса Великой теоремы Ферма не полное. Следовательно, эта теорема не может считаться доказанной полностью .
На этот вопрос ответа не знал, но всегда интересовался судьбой гипотезы Пуанкарэ , до тех пор пока её блестяще не доказал Пилерман. А теорема Ферма? Очень жаль , что в жизни ( на практике) ей нет применения.