ถ้า P = NP เราจะได้รับการพิสูจน์ของ Goldbach's Conjecture เป็นต้นหรือไม่?


35

นี่เป็นคำถามที่ไร้เดียงสาจากความเชี่ยวชาญของฉัน ขออภัยล่วงหน้า

การคาดคะเนของ Goldbach และคำถามที่ยังไม่ได้แก้ในคณิตศาสตร์สามารถเขียนเป็นสูตรสั้น ๆ ในแคลคูลัสภาคแสดง ตัวอย่างเช่นกระดาษของ Cook "คอมพิวเตอร์สามารถค้นพบหลักฐานทางคณิตศาสตร์เป็นประจำได้หรือไม่" กำหนดว่าการคาดเดาเป็น

n[(n>22|n)rs(P(r)P(s)n=r+s)]

ถ้าเราจำกัดความสนใจของการพิสูจน์พหุนามที่มีความยาวมากดังนั้นทฤษฎีบทที่มีการพิสูจน์ดังกล่าวจะอยู่ใน NP ดังนั้นถ้า P = NP เราสามารถตัดสินได้ว่าการคาดคะเนของ Goldbach นั้นเป็นจริงหรือไม่ในเวลาพหุนาม

คำถามของฉันคือ: เราจะสามารถแสดงหลักฐานในเวลาพหุนามหรือไม่?

แก้ไข ตามความคิดเห็นของ Peter Shor และ Kaveh ฉันควรมีสิทธิ์อ้างว่าเราสามารถตัดสินได้ว่าการคาดคะเนของ Goldbach เป็นจริงหรือไม่ถ้าจริง ๆ แล้วมันเป็นหนึ่งในทฤษฎีบทที่มีหลักฐานสั้น ๆ ซึ่งแน่นอนเราไม่ทราบ!


8
ขั้นแรกเพื่อแสดงหลักฐานสั้น ๆ (<1,000 หน้า?) ของการคาดคะเนของ Goldbach จะต้องมีการพิสูจน์สั้น ๆ P = NP ไม่มีการแบกบนที่
Peter Shor

4
@Suresh, @Kaveh: ดูเหมือนว่าคุณผิดไปแล้ว ที่นี่เรามีตัวอย่างที่เป็นรูปธรรมของปัญหาการค้นหา NP ปริมาณที่เกี่ยวข้องที่นี่คือการมีอยู่ของการพิสูจน์ (ในระบบทางการที่เหมาะสม) ของทฤษฎีบท
Kristoffer Arnsfelt Hansen

2
ข้อสังเกตอีกอย่างก็คือเราสามารถเขียนอัลกอริธึมจริง ๆ ได้ว่าถ้า P = NP จะหาข้อพิสูจน์คำสั่งที่กำหนดถ้ามันมีอยู่ในเวลาพหุนามในความยาวของคำสั่งและความยาวของการพิสูจน์ที่สั้นที่สุด (พหุนามนี้เป็นขอบเขตที่ถือสำหรับทฤษฎีบททั้งหมด) มันจะเป็นอัลกอริทึม "ดาราศาสตร์"
Kristoffer Arnsfelt Hansen

4
@ โจ: ไม่ฉันสามารถเขียนอัลกอริธึมได้แล้วตอนนี้! (แม้ไม่รู้ว่า P = NP) แนวคิดคือสิ่งที่เรียกว่าการค้นหาทั่วไปของเลวิน
Kristoffer Arnsfelt Hansen

4
@Kristoffer: เจ๋ง! ไม่รู้เรื่อง LS ฉันเห็นว่า Marcus Hutter มีความสามารถในการเรียงลำดับ LS: "อัลกอริทึมที่เร็วที่สุดและสั้นที่สุดสำหรับปัญหาที่กำหนดไว้ทั้งหมด" วารสารนานาชาติแห่งรากฐานของวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ 13 (3): 431-443, 2002.
Joseph O'Rourke

คำตอบ:


27

แน่นอน!

ถ้า P = NP ไม่เพียง แต่เราสามารถตัดสินใจได้ว่ามีการพิสูจน์ความยาว n สำหรับการคาดคะเนของ Goldbach (หรือข้อความทางคณิตศาสตร์อื่น ๆ ) แต่เราสามารถค้นหาได้อย่างมีประสิทธิภาพ!

ทำไม? เพราะเราสามารถถามได้: มีการพิสูจน์เงื่อนไขในบิตแรกที่เป็น ... จากนั้นจะมีการพิสูจน์เงื่อนไขในสองบิตแรกที่เป็น .... และอื่น ๆ ...

แล้วคุณจะรู้ได้อย่างไรว่า n? คุณจะลองใช้ความเป็นไปได้ทั้งหมดตามลำดับที่เพิ่มขึ้น เมื่อเราทำขั้นตอนในความเป็นไปได้ที่ฉันยังลองขั้นตอนในแต่ละความเป็นไปได้ 1 .. (i-1)


3
อัลกอริทึมการค้นหาทั่วไปของ Levin นี้ไม่ใช่หรือ
Mohammad Al-Turkistany

2
@ turkistany: ใช่มันเป็น!
Dana Moshkovitz

25

ดาน่าตอบคำถามแล้ว แต่นี่คือความคิดเห็นบางส่วนในทางปฏิบัติ

P=NPP=NPP=coNP

NPlP=NPl

P=NPllP=NPPDTime(n2)) จากนั้นเราสามารถใช้อัลกอริธึมนี้และเรียกใช้เพื่อตรวจสอบการพิสูจน์ความยาวที่เป็นไปได้ แต่มีขนาดใหญ่มากซึ่งจะมีขนาดใหญ่กว่าการพิสูจน์ใด ๆ ที่มนุษย์สามารถเกิดขึ้นได้และหากอัลกอริทึมไม่พบคำตอบ ประโยคที่เป็นจริงเป็นไปไม่ได้ที่จะพิสูจน์ เคล็ดลับ Dana ได้กล่าวถึงจะทำงานที่นี่เพื่อหาหลักฐาน

สำหรับวิธีการปฏิบัติ:

  1. P=NPDTime(10000n10000)

  2. มันจะหาหลักฐานได้ก็ต่อเมื่อมีหนึ่ง (เช่นประโยคนั้นไม่ได้เป็นประโยคที่ไม่สามารถตัดสินใจได้ใน ZFC) ยิ่งไปกว่านั้นการพิสูจน์ควรสั้น

  3. PNPNP=DTime(nlogn)

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.