Bài toán mở, Số học và Lý thuyết số, nêu năm 1849
Giả thuyết số nguyên tố sinh đôi
Có vô hạn số nguyên tố sao cho cũng là số nguyên tố.
Tính đến năm 2026, giả thuyết số nguyên tố sinh đôi vẫn còn để ngỏ. Kỷ lục vô điều kiện là (Polymath8b, 2014), nghĩa là một khoảng cách chẵn nào đó nhiều nhất 246 lặp lại vô hạn lần giữa các số nguyên tố liên tiếp — nhưng không nhất thiết là khoảng cách 2. Với điều kiện giả thuyết Elliott–Halberstam tổng quát hoá, chặn này giảm xuống , và xuống dưới một dạng mạnh hơn nữa, không có kết quả nào trong số này được biết vô điều kiện. Tất cả các kết quả này dựa trên phương pháp sàng vốn gặp phải 'vấn đề chẵn lẻ': riêng phương pháp sàng không thể phân biệt số có số lẻ thừa số nguyên tố với số có số chẵn thừa số nguyên tố, đó là lý do chưa bao giờ đạt được theo hướng này.
Kết quả tốt nhất đã biết
- Vô điều kiện: (Polymath8b, 2014), dựa trên Zhang (2013, ) và sàng đa chiều của Maynard–Tao (2013).
- Có điều kiện theo giả thuyết Elliott–Halberstam tổng quát hoá: , và dưới một biến thể mạnh hơn nữa (Polymath8b, 2014).
- Sàng Maynard–Tao cũng cho vô hạn cụm bị chặn gồm số nguyên tố với mọi cố định, không chỉ cặp.
Công cụ và chỗ dừng
| Công cụ | Đạt được | Chỗ dừng |
|---|---|---|
| Sàng đa chiều GPY / Maynard–Tao | Cho một chặn vô điều kiện, tường minh, hữu hạn cho khoảng cách nhỏ nhất lặp lại vô hạn lần, hiện là . | Bị vấn đề chẵn lẻ trong lý thuyết sàng chặn lại, không thể đạt tới khoảng cách nếu không có đầu vào cấu trúc mới. |
| Giả thuyết phân bố số nguyên tố (Elliott–Halberstam và tổng quát hoá) | Nếu được giả sử đúng, hạ chặn có điều kiện xuống , hoặc dưới dạng mạnh hơn. | Bản thân các giả thuyết chưa được chứng minh, nên các chặn này chỉ là có điều kiện, không phải tiến bộ thực sự hướng tới chứng minh vô điều kiện. |
| Tối ưu hoá cộng tác (dự án Polymath) | Siết chặt trọng số và tham số sàng, đưa chặn vô điều kiện từ hàng nghìn xuống còn trong khoảng một năm sau bài báo của Zhang. | Việc tối ưu hoá hằng số trong cùng phương pháp không thể tự nó thu hẹp khoảng cách còn lại từ xuống đúng giá trị . |
Câu hỏi còn mở
- Có cách nào phá vỡ vấn đề chẵn lẻ trong lý thuyết sàng hiện đang chặn các chặn vô điều kiện dưới khoảng hay không?
- Liệu một chứng minh giả thuyết Elliott–Halberstam có thực sự đủ để đạt tới khoảng cách hay chỉ đưa nó lại gần (ví dụ )?
Các chứng minh
Tài liệu tham khảo
- Yitang Zhang (2014). Bounded gaps between primes
- James Maynard (2015). Small gaps between primes · DOI:10.4007/annals.2015.181.1.7
- D.H.J. Polymath (2014). Variants of the Selberg sieve, and bounded intervals containing many primes · DOI:10.1186/s40687-014-0012-7 · arXiv:1407.4897