再论自然数全加和-2
对于质数来说,不仅有正质数,还有负的质数,如果不考虑2,则,
的形式,就可以导出负的质数。这一点我们暂时先记住,后面会用到。
首先考虑如下形式,
带入前几个质数,
这个结果的正负不定,但每一项都是一个分数形式,从其特征可以看出,比如 这里的-1,不是比0小,而是比无限小1,也就是说它其实是虚数单位的平方。它的倒数实际上就是周期的倒数而这个数就是无穷小。后面的
可以认为是比周期小1的数量的倒数,也是某种无穷小。后面其它的负分数都是如此。由此可见,这个结果本质上是一种无限阶的高阶无穷小。每一个阶都是一个无穷大的倒数。换句话说,
方程的右侧就是一系列无穷大的乘积。我们知道在这个乘积中,每一个项都是一个维数的度量,比如第0维,第1维,第2维等等。因为每一个维数都是无穷大的,相邻维数相乘就构成高维的复合。对于追求有限结果的我们来说,我们并不需要无限维,我们只需要有限维数,这样才有可能获得有限的结果。
具体来说,我们先写出这些维数的长度(虽然是负数但先按照正数来写,最后决定符号)的乘积,再判断结果的符号,
如果取0维,则得到1也就是单位1,后面剩下偶数个负数也就是偶数个-1的倍数,这些-1全部相乘结果为1;如果取1维,也就是 ,包含第0和第1维,则后面剩下奇数个负数,这些-1全部相乘结果为-1,那么这个数就等于-2;如果取2维,也就是
,则后面剩下偶数个-1,相乘结果为1,这个数等于8……,以此类推,结果奇偶相间。
各个维数的数值为,
所以实际上就是各次的高阶无穷小。0次的就是周期本身,1次的就是整体的一半,假定整体为0,二次的就是整体的八分之一,以此类推。
从这个结果可以看出,泽塔函数的数值,其实就是和整体的相对关系。和虚数单位定义一样,0代表下一个周期的开始,-1代表周期本身,1代表单位或者周期的平方模周期之后的余量。
以上是从正质数的角度理解,得到的结果。但这个结果显然不是我们想要的。因为,所谓维数,来自于对空间的认识,显然是尽可能大的数值意味着更高的维数,而从后往前倒着数则保证了数值尽可能的大。所以说一个三维空间显然是数值最大的三个度量构成的空间,而其它更小的度量则被认为是空间中的细节。所以这里考虑维数的时候,也是从倒着数的质数,也就是负质数开始的。
由此,
显然结果仍然是无限阶的无穷小,我们也为其添加单位1,
它的0维截断,因为1是后来添加的,所以后面有奇数个负数,奇数个-1相乘为-1,所以0维的大小为-1;它的1维截断,后面有偶数个-1相乘,偶数个-1相乘为1,结果为 。它的2维截断,后面有奇数个-1相乘,奇数个-1相乘为-1,所以,
这才是我们期望的结果。计算二维截断得到这个结果,是因为,
本身就是一种“梯形”的二维结构,所以选取前三项构成它的数值。也就是说,在二维前提下,它的数量为整体作为单位1的十二分之十一(11/12)。
虽然,
每一项都是正数,但是实际上都是1减去一个极大的数,此时的0体现为下一个周期的开始,结果是负数。具体来说,如果这个周期为N,则上式可以写成,
因为N非常大,所以显然可见的每一项都是负数(只可能有有限个正数或者0)。
对于这种结构,事实上我们还可以用虚数单位的形式来描述,
可见,12就是这个系统在倒着计数前提下的二维虚数单位(类比于 ,它的周期为144+1=145),它的倒数(1/12)为“半阶”无穷小。