n2+1
形成的数列中,扮演了一个特殊的‘筛子’的角色,筛出了无穷多个合数。”
他停顿了一下,仿佛在组织脑海中更庞大的概念,然后指向自己画的复平面:
“但是,我在想……如果我们把视野扩大一点。n2+1
这个多项式,如果我们把它看作一个从整数n(离散的点)到复数(整个平面)的映射……那么,素数,特别是像
n2+1
可能生成的那种素数,在这个复平面上,应该处于一个什么样的位置?”
活动室里鸦雀无声,连中森晴子也收起了之前的轻松,认真地看着黑板上的复平面和那个少年。
“素数,”哲也继续道,语气越来越肯定,“是非常‘稀有’、‘特殊’的点。它们的分布,就像……就像在一片广袤的、充满各种复杂结构的‘数值景观’中,一些极其稀疏的、孤零零的‘山峰’。”
他用手在复平面上比划着:“而多项式映射,比如
p(n)
=
n2+1,它把整条实数轴(自然数n)扭曲、拉伸之后,映射到了复平面上。这个映射是光滑的,它有特定的形状。”
接着,他做出了一个让小林老师几乎要屏住呼吸的论断:
“现在,关键点是
i
和
-i。”
哲也的粉笔重重地点在这两个点上,“因为
n2+1
=
(n
-
i)(n
+
i)。i
和
-i,是这个多项式的根,是它映射的‘中心’或者说‘奇点’。”
“根据……嗯……一种几何的直觉(他可能模糊地知道一些复分析的值分布理论,但无法严格表述),一个非常数的复多项式映射,不可能将其定义域中(比如自然数集这样无穷的离散集)的‘几乎所有’点,都恰好映射到那个极其稀疏、特殊的‘素数点集’上,尤其是当这个多项式有它自己固定的‘零点’结构时。”
他努力寻找着更准确的表达:“就好像……你有一把弹性尺子(多项式映射),上面刻着均匀的刻度(自然数n)。你把它弯曲成一个固定的形状(由它的根决定)。然后,你想让尺子上无穷多个刻度点,在经过弯曲后,都精准地落在远处几个特定的、孤零零的小针尖(素数)上。这……这几乎是不可能的。尺子的弯曲形状(由i和-i决定)本身,就决定了它扫过的区域是连续的、有范围的,它必然会‘覆盖’到那些‘非素数’的、广阔的‘平原’和‘山谷’(合数区域)。”