斯里尼瓦瑟·拉马努詹( Iyengar Ramanujan)是印度自学成才的天才。|拉马努詹:自然数之和是-1/12,如何证明的?与弦理论是否有关?( 二 )
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其中n是一个整数 , 当n趋向于无穷时 , S变成了格兰迪级数
我们观察到 , 当n从1到∞变化时从S得到的值 , 这些值会在0和1之间来回“跳转” , 或者换句话说 , S的值不“收敛”于任何东西 。
为了弄清收敛的概念 , 让我们考虑一个更简单的函数 。
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从图中可以看出 , 随着x值的增加 , 函数f(x)慢慢地趋向于1 , 图形变得平坦 。 或者我们可以说 , 该函数收敛于1 。
而在另一方面 , 像这样的函数:
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是不收敛的 , 因为当x的值增大时 , 函数g(x)趋向于∞ , 不像f(x)那样收敛到常数1 。
拉马努詹无限级数错误的关键原因是认为S等于1/2 , 这在实际情况下是不可能的 , 尽管它被证明等于1/2 , 因为S是不收敛的 , 也就是说 , 即使我们取S的无限项之和 , 我们要么得到0 , 要么得到1 , 再加项会导致同样的结果 , 0或1 。 这里的S是一个交替的级数 , 即对于奇数项之和 , 得到一个特定的结果1 , 而对于偶数项之和 , 得到另一个结果0 , 而且数值一直在变化 。
对于第二个级数T , 也可以发现类似的错误 。
T=1-2+3-4+5-6+7-...
重新排列和简化后我们得到:
T=(1-2)+(3-4)+(5-6)+...
T=-1-1-1-...
或者用更多的数学术语来说 。
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它与最初发现的1/4的值不一致是有道理的 , 因为我们曾用S=1/2来找到相同的值 , 而我们已经看到 , S=1/2是绝对错误的 。
此外 , 作为所有自然数之和的U可以写成 。
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U以极限的形式写出来
从U的极限表达中可以看出 , n(n+1)/2不能被简化以得到∞以外的结果 。 因此 , 由于所有自然数之和n(n+1)/2绝不是收敛的 , 我们不能期望它收敛到-1/12 。
注意到前面讨论的弦理论中出现的-1/12是很有趣的 , 这将是下一篇文章的主题了 。
来源:老胡说科学
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