LÕultimo teorema di Fermat

 

 

Regia:  John Lynch, Simon Singh

Consulenza: Marco Franciosi

 

ÒLa mia esperienza con la matematica � quella di un uomo che entra in una stanza buia: allÕinizio non sa come muoversi; poi, piano piano, comincia a trovare dei punti di riferimento per potersi orientare; infine Ðdopo sei mesi- trova lÕinterruttore della luce e tutto appare nitidamente al proprio postoÓ. Queste sono le parole di Andrew Wiles che fanno da premessa al documentario.

Il documentario � dedicato alla storia di uno dei pi� famosi teoremi di matematica (forse il pi� famoso) e dellÕimpresa titanica di Andrew Wiles, lÕuomo che � riuscito a darne una dimostrazione completa.

 

Chi era Fermat e cosa dice LÕultimo Teorema di Fermat

Fermat era un giudice francese vissuto nel Ô600 appassionato di matematica, abilissimo nel proporre enigmi matematici, di cui spesso non dava la soluzione. Mentre studiava il libro II dellÕArithmetica di Diofanto, alle pagine dedicate ai problemi e alle osservazioni intorno al Teorema di Pitagora, Fermat scrisse una nota a margine del libro:

ÒEÕ impossibile scrivere un cubo come somma di due cubi o una quarta potenza come somma di due quarte potenze o, in generale, nessun numero che sia una potenza maggiore di due pu˜ essere scritto come somma di due potenze dello stesso valore.Ó

Questo � lÕenunciato, apparentemente innocuo, dellÕUltimo Teorema di Fermat. Si chiama ÒUltimoÓ perchŽ � lÕultimo dei quesiti lasciati da Fermat  ad aver avuto risposta. Il problema � relativo ad una generalizzazione del Teorema di Pitagora. Tutti conoscono il Teorema di Pitagora e sin dallÕantichitˆ era nota lÕesistenza di terne pitagoriche (cio� lÕesistenza di terne di numeri interi che risolvono lÕequazione di Pitagora), come ad esempio (3,4,5) , (5,12,13) oppure (20, 21, 29).

Fermat afferma che sostituendo allÕesponente 2 qualsiasi numero intero maggiore di 2 non � possibile trovare una terna di numeri interi che risolvono lÕequazione cos“ modificata.

Al termine della sua nota Fermat aggiunge: ÓHo una dimostrazione di questo fatto ma il margine � troppo piccolo per contenerlaÓ.

 

 

Esigenza di una dimostrazione

Nei secoli successivi tutti i pi� grandi matematici hanno affrontato il problema senza per˜ giungere ad una dimostrazione matematica rigorosa.

Una dimostrazione matematica consiste in una successione di calcoli e deduzione logiche che permettono di arrivare ad una certezza assoluta della soluzione del problema. Con un computer � impossibile giungere ad una dimostrazione: qualsiasi quantitˆ di numeri si provi sarˆ sempre finita, mentre i numeri sono infiniti!

 

Gli studi di  Andrew Wiles e alcuni sviluppi della matematica del XX secolo

AllÕinizio degli anni Õ70 Andrew Wiles comincia la sua carriera di ricercatore allÕUniversitˆ di Cambridge, studiando le Curve Ellittiche.

Le curve ellittiche non hanno niente a che fare con le curve nŽ con le ellissi. I punti di una curva ellittica sono soluzione di unÕequazione algebrica di grado 3 nelle incognite x  e  y ,detta ellittica,   dove le incognite appartengono al campo dei numeri complessi. Una curva ellittica pu˜ essere efficacemente rappresentata da una ciambella.

Anni prima (pi� precisamente negli anni Õ50) due matematici giapponesi,  Yutaka Taniyama e Goro Shimura,  studiando le curve ellittiche e le Forme Modulari arrivarono a congetturare Ðsenza per˜ portare una dimostrazione- unÕ importante connessione tra ÒLÕUniverso Matematico delle Curve EllitticheÓ e tra ÒLÕUniverso Matematico delle Forme ModulariÓ  cos“ apparentemente diversi.

EÕ praticamente impossibile spiegare cosa siano le forme modulari. Si pu˜ dire che sono funzioni nella variabile complessa z dotate di infinite simmetrie e moltissime interessanti proprietˆ.

La congettura di Taniyama e Shimura pu˜ essere vista come un ponte tra due universi diversi che permette di mettere in corrispondenza ogni particella di un universo con una particella dellÕaltro ed � di per sŽ di notevole importanza. Negli anni la sua importanza � aumentata poichŽ � apparsa la relazione della congettura con LÕUltimo Teorema di Fermat.

 

Andrew Wiles e LÕUltimo Teorema di Fermat

Negli anni Õ80 grazie ai risultati di Gerhard Frey e di Ken Ribet fu evidente che la congettura di Taniyama e Shimura implicava LÕUltimo Teorema di Fermat. In altre parole, se fosse esistita una soluzione intera dellÕequazione di Fermat, questa avrebbe prodotto una curva ellittica con proprietˆ cos“ strane da rendere falsa la congettura dei due giapponesi.

Wiles, per realizzare il sogno di risolvere LÕUltimo Teorema di Fermat, doveva quindi  dimostrare la congettura di Taniyama e Shimura. Per sette anni lavor˜ in assoluta segretezza,  affrontando con tecniche vecchie e nuove  il problema di dimostrare lÕequivalenza tra curve ellittiche e forme modulari. Finalmente,  in una conferenza tenutasi a Cambridge annunci˜ di essere riuscito a completare i suoi calcoli , dimostrando cos“ LÕUltimo Teorema di Fermat.

La sua dimostrazione, cos“ come era scritta, conteneva per˜ un errore fondamentale e di non facile soluzione nella fase iniziale, che rischiava di far crollare come un castello di carte lÕintera costruzione matematica.  Per Wiles furono mesi di frustrazione: cerc˜ di trovare la soluzione, anche con lÕaiuto di un suo ex allievo, ripercorrendo le tappe fondamentali della teoria di Flach-Kolyvagin,  ma la soluzione sembrava sfuggire.

AllÕimprovviso arriv˜ lÕilluminazione: lo stesso motivo che bloccava lo sviluppo della teoria di Flach-Kolyvagin permetteva di risolvere il problema usando una vecchia teoria Ðla teoria di Iwasawa- da lui abbandonata tre anni prima. Il teorema era cos“ definitivamente dimostrato!