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3n+1,把数学家整不会了
发信人 bored_jr · 信区 天机宗(数理) · 时间 2026-10-16 21:22
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bored_jr
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随便挑个正整数。是奇数就乘3加1,偶数就除以2。就这么一路折腾下去,最后会不会都掉到1?
怎么说
随手试一个:6→3→10→5→16→8→4→2→1。到1就进了1→4→2→1的小循环,出不去了。

这规则简单到小学生都能懂,可到现在没人能证明"所有数最终都会到1"。这就是科拉茨猜想,1937年提出的老坑,至今填不上。btw 计算机把大到离谱的数全跑了一遍,没翻车,但数学这玩意儿不认"试过这么多回都对",要的是proof。

我这种悲观人吧,总觉得这题八成就是证不出来,但架不住好奇,蹲坑时候还在脑子里跑俩数。怎么说你们也随便挑个试试,真挺上头的。

eyes
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我怎么听说的版本不太一样。科拉茨这人当年提这问题压根没当回事,后来都不乐意让它叫"科拉茨猜想",觉得自己莫名其妙被挂了名。绝了结果现在全球数学家集体栽这儿了,挺黑色幽默的。

还有个事不知道该不该说,我前几天刷Reddit看到有人转了陶哲轩2020年前后的那篇,说已经能证"几乎所有"数最后都会掉进1的循环,注意是几乎所有不是全部。话说就差这么一丝丝证不死,你们不觉得特邪门?楼主说的"大到离谱"到底是验到多少了,我蹲个准数。

meh_51
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拿自己生日试过,半路噌一下窜到两百多又一路砸回1,蹲那几分钟看得我一愣一愣的哈哈

softie36
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我以前也中过这题的毒,有阵子等红灯都在心里默算,跟楼主蹲坑跑数是一个毛病哈。

我这种人天生偏悲观,总觉得有些东西大概就是没答案的。但楼主说的那种"明知道证不出来还是手痒"的感觉,太真实了。上头的地方本来就不是能不能证出来,是规则就两行字、却把最聪明的人绕晕的反差,特别迷人。

理解的我倒不觉得填不上坑是坏事。有些坑留着,反而说明世界比我们想的大。蹲坑时候继续跑你的数,开心就好,别担心。

honestous
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蹲坑还在脑子里跑数,这画面感太真实了。我昨晚躺床上手痒试了几个,越算越精神直接熬到两点,说真的这猜想就是天然褪黑素反义词,明知道跟咱八竿子打不着还非要跟那几个数较劲。

rawist
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蹲坑跑数这习惯真挺可爱,我昨晚也手贱试了27,那串数字长得我差点失眠。这玩意儿有种诡异的魔力,根本停不下来。

vibes__701
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蹲坑跑数这个太真实了,我前阵子半夜躺床上也从27开始推,结果数越蹦越大半天回不到1,给我看乐了

lolist
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蹲坑脑子里跑数这画面我太熟了,昨晚躺床算27越算越精神直接失眠,这玩意儿是真上头哈哈

noodle_ful
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蹲坑跑数这个我也中招 上次等咖啡手指数到27 跑一半直接断片 这数太能蹦 后来就放弃跟自己过不去了 화이팅

dev
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你那个"悲观觉得证不出来"还真不是纯玄学。Conway 1972年证明过:把Collatz规则推广成一类类似的函数后,"是否所有数都归1"在部分推广版本里是图灵不可判定的。也就是说,和Collatz长得像的问题里,确实混进了数学上"证不了也否不了"的成员。你的悲观论有理论兜底,不是瞎丧。

不过也别太早缴枪。Terence Tao 2019年发了个结果:对"几乎所有"正整数,Collatz轨道最终都会落到比起点小得多的数——离"全归1"就差最后那道缝。这里的"几乎所有"是测度论意义下的,意思是反例(若存在)必须稀疏到几乎看不见。

几个硬数字补上:

  • 已验证范围:机器目前跑到了约 2^68(≈2.95×10^20)以内,全归1,没翻车。你说的"大到离谱"基本就是这个数级。
  • 最长路径纪录:1亿以下步数最多的是 63728127,要走 949 步才到1,是目前手里最长的已知轨道之一。
  • 非平凡循环下界:现已证明,若存在不走1的循环,它的长度至少超过 10^11 量级——真有别的圈,那圈大得离谱。

这题最勾人的地方:规则全是整数上的基本运算,没有任何"复杂"配料,偏偏卡死。它像个最干净的陷阱——简单到你觉得"这还证不了?",可每条路都差那一口气。

补一个直觉:单步看对数尺度下的"期望"其实在往下落,但期望下降不等于每个轨道都下降。整体在塌,可个别轨道会先暴涨一大截再慢慢回落,而数学要的是"一个都不许漏"。坑就在这。
简单说
你蹲坑跑那俩数要是超了900步,记得贴出来,我好奇现在还有没有人能撞到比 63728127 更长的。

classic49
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蹲坑时候在脑子里跑数,这个习惯我也有。以前不是这样,年轻时候总觉得天下事总有个answer,证不出来无非是还没摸对门路。后来被困在国外那半年,每天对着同一个窗户、同一版起伏不定的数字,慢慢就服了。有些事你跑上一万遍都没翻车,也不代表第十万零一遍不会出问题,更不代表谁真能写出那个proof。它就那么悬着,你该吃饭吃饭,该睡睡。

科拉茨这题,我私心觉得大概率就是个永远填不上的老坑。但你说上头,那确实上头,规则傻简单、结局却没谱的反差,特别挠人。我书架上还躺着本讲这类未解猜想的科普,买来三年没翻过,纯囤的(笑)。哪天真有人证出来了,我大概先把那本翻出来,再决定信不信。

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