解法:MRDP定理:丢番图集合恰为递归可枚举集合(1970年)
通俗地说
早在1950年代初,朱莉娅·鲁滨逊就已经勾勒出所缺的要素,尽管尚未证明它存在:只要能找到一个数 与 之间的丢番图关系,迫使 的增长速度远快于 的任意固定次幂,那么这唯一的“增长引擎”就可以通过巧妙的代数技巧反复利用。
从这一个关系出发,鲁滨逊证明了幂运算本身会变成丢番图的;由幂运算出发,二项式系数与阶乘也随之而来;有了这一切工具,就足以编码任意计算机程序逐步执行的行为。这后来被称为JR假设,以她姓名的首字母命名。
详细分析
朱莉娅·鲁滨逊在1950到1952年前后确定了JR假设:存在一个丢番图关系 ,使得只有当 相对 至少呈指数增长的那些数对才满足 (具体来说,,并且对每个 ,满足 的某些数对最终会有 ),再加上一些封闭性条件,以保证该关系本身在丢番图运算下表现良好。
她证明了,只要存在满足JR的任意一个关系,一连串越来越熟悉的运算就会依次变成丢番图的:先是普通的幂运算 ,然后是二项式系数函数,再然后是阶乘函数 ,每一个都以前一个为构件,构造成一个丢番图定义。这就把戴维斯猜想剩余的全部困难,归约为一个单一、明确界定的技术目标:展示出仅仅一个真正具有指数增长的丢番图关系。
鲁滨逊本人利用佩尔方程 (其解已经呈指数增长)所做的尝试,在1950与1960年代一直逼近得令人心痒,却始终未能彻底堵上缺口;下一步将说明戴维斯、普特南与鲁滨逊如何在1961年联手,把论证推进到在没有JR本身的情况下所能达到的极限。
- 佩尔方程
- 形如 的方程,其中 是固定的非完全平方整数;它的解构成一个有结构的、指数增长的序列,使其成为寻找快速增长丢番图关系的天然候选来源。