Math Labs

Bài toán mở, Số học và Lý thuyết số, nêu năm 1849

Giả thuyết số nguyên tố sinh đôi

Còn mởLandau #2

Có vô hạn số nguyên tố pp sao cho p+2p+2 cũng là số nguyên tố.

Hiện trạng nghiên cứu tính đến năm 2026

Tính đến năm 2026, giả thuyết số nguyên tố sinh đôi vẫn còn để ngỏ. Kỷ lục vô điều kiện là H1≤246H_1 \le 246 (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 H1≤12H_1 \le 12, và xuống H1≤6H_1 \le 6 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 H1=2H_1=2 chưa bao giờ đạt được theo hướng này.

Kết quả tốt nhất đã biết

  • Vô điều kiện: H1≤246H_1 \le 246 (Polymath8b, 2014), dựa trên Zhang (2013, 70.000.00070.000.000) và sàng đa chiều của Maynard–Tao (2013).
  • Có điều kiện theo giả thuyết Elliott–Halberstam tổng quát hoá: H1≤12H_1 \le 12, và H1≤6H_1 \le 6 dưới một biến thể mạnh hơn nữa (Polymath8b, 2014).
  • Sàng Maynard–Tao cũng cho vô hạn cụm bị chặn gồm mm số nguyên tố với mọi mm cố định, không chỉ cặp.

Công cụ và chỗ dừng

Công cụĐạt đượcChỗ dừng
Sàng đa chiều GPY / Maynard–TaoCho một chặn vô điều kiện, tường minh, hữu hạn cho khoảng cách nhỏ nhất lặp lại vô hạn lần, hiện là 246246.Bị vấn đề chẵn lẻ trong lý thuyết sàng chặn lại, không thể đạt tới khoảng cách 22 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 1212, hoặc 66 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 246246 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 246246 xuống đúng giá trị 22.

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 246246 hay không?
  • Liệu một chứng minh giả thuyết Elliott–Halberstam có thực sự đủ để đạt tới khoảng cách 22 hay chỉ đưa nó lại gần (ví dụ 66)?

Các chứng minh

  1. Sàng đa chiều của Maynard: khoảng cách bị chặn giữa các số nguyên tố (2013)James Maynard, 2013Độ khó 5/5Nghiên cứuBản tóm lược

Tài liệu tham khảo

  1. Yitang Zhang (2014). Bounded gaps between primes
  2. James Maynard (2015). Small gaps between primes · DOI:10.4007/annals.2015.181.1.7
  3. 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