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解法: 陳の重み付き篩と切り替え原理:十分大きいすべての偶数は p+P2p + P_2 である(1966/1973年)

ステップ 1/4: 目標、そして単純な篩では届かない理由
ざっくり言うと

ゴールドバッハ予想は p,qp,q がともに素数であるような N=p+qN=p+q を求める。自然な攻略法は数列 A={N−p:p≤N prime}\mathcal{A}=\{N-p : p\le N \text{ prime}\} を篩にかけ、小さな素因数を持たない元を見つけ、N−pN-p の中から素数を単離することを狙う。しかし既知のあらゆる篩——セルバーグ、ブルン、一般の組合せ篩——は「パリティ問題」に悩まされる:単純な篩の下界は、素因数をちょうど1個持つ数と、例えばちょうど3個持つ数とを区別できない。なぜなら篩は整除性しか「見えず」、因数の個数の偶奇は見えないからである。陳のこの障壁の回避法は、パリティ問題に正面から挑むことではなく、目標を緩めることだった:少なくとも1個の素数 p≤Np\le N について、N−pN-p が高々2個の素因数しか持たないという、より弱いがそれでも非常に非自明な主張を証明する。

N=p+q,p prime,q=q1 or q=q1q2 (P2)N = p + q,\qquad p \text{ prime},\quad q = q_1 \text{ or } q = q_1q_2 \ (P_2)
候補列 A = {N − p: p は素数}。残った数を素数、半素数、それ以上の合成数で色分けする。
詳しい解説

加法的表現 N=p+qN = p + q(ここで pp は素数、q=q1q = q_1 または q=q1q2q = q_1 q_2 は高々2個の素因数を持つ数であり、P2P_2 と表記される)は、ゴールドバッハ予想に対する最も深い無条件の近似である。標準的な篩のアプローチでは A={N−p:p≤N}\mathcal{A} = \{N-p : p \le N\} を調べる。通常の組合せ篩は zz 未満の小さな素数の倍数を除去するために、P(z)=∏p<zpP(z) = \prod_{p < z} p の約数 d∣P(z)d \mid P(z) に重み λd\lambda_d を割り当てる。しかし、セルバーグのパリティ現象が根本的な障壁を課す。すなわち、メビウス関数の打ち切りに基づく篩の重みは、素因数の個数が奇数である整数と偶数である整数を区別できない。分布水準 DD を持つ次元1の線形篩において、最適下界関数 f(s)f(s)(s=log⁡D/log⁡zs = \log D / \log z)は s≤2s \le 2 で恒等的にゼロとなる。N−pN-p から素数を単離するために z=N1/2z = N^{1/2} と選ぶと、D=N1/2D = N^{1/2} の下では s=1s = 1 となり、篩の下界は完全に消失する。

この障害のため、数学者は概素数表現 N=p+PKN = p + P_K の研究を推進した。アルフレッド・レーニ(1947年)は初期の大篩法の着想を用いて、ある大きな定数 KK に対し N=p+PKN = p + P_K を初めて確立した。テオドール・エステルマンは1932年にGRHの下で N=p+P6N = p + P_6 を示し、王元はクーンの重み付き篩を用いて1956年に N=p+P4N = p + P_4、1962年に N=p+P3N = p + P_3 をGRHの下で証明した。1965年のボンビエリ・ヴィノグラドフの定理により、等差数列中の素数に対する無条件の平均分布水準 D=N1/2−εD = N^{1/2 - \varepsilon} が確立され、A・I・ヴィノグラドフ、M・B・バルバン、潘承洞が N=p+P3N = p + P_3 を無条件の定理へと昇華させた。

K=2K = 2 への到達はパリティに阻まれていると考えられていた。なぜなら線形篩は下界を破壊することなく3個の素因数を持つ候補を排除できなかったからである。陳景潤はこの障害をパリティの壁に直接挑むのではなく、Ω(N−p)≤2\Omega(N-p) \le 2 に対する重み付き検出子を構築することで回避した。単一の下界篩のみに頼る代わりに、陳は下界線形篩と不要な3因数例外に対する巧妙な上界評価を組み合わせ、パリティ障害を完全に迂回したのである。

このステップの用語
パリティ問題(篩理論)
セルバーグによって特定された根本的な障害であり、組合せ的な篩の手法だけでは、ある数列が(素因数の個数が不特定だが少ない数とは異なり)無限に多くの素数(素因数をちょうど1個持つ数)を含むことを決して証明できないというもの。