# Симметрия и Гипотеза Римана – диалог с машиной

Виталий Фартушнов

Гипотеза Римана утверждает, что все нетривиальные нули дзета-функции лежат на линии Re=0,5 комплексной плоскости. Риман показал, что зная нетривиальные нули дзета-функции можно построить функцию распределения простых чисел, которая показывает, сколько есть простых чисел, не превышающих данное число.

© Виталий Фартушнов, 2025


ISBN 978-5-0067-3909-3

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero


Symmetry and the Riemann Hypothesis

Symmetry in the Zeta Function

– The Riemann Hypothesis (RH) states that all non-trivial zeros of the Riemann zeta function $ \zeta (s) $ lie on the «critical line» where the real part of $ s $ is $ 1/2 $ [1].

– A key feature of $ \zeta (s) $ is its reflection symmetry about the critical line, expressed by the functional equation relating $ \zeta (s) $ and $ \zeta (1-s) $ [2] [3] [4].

– This symmetry implies that if $ \zeta (\alpha + i\beta) = 0 $, then $ \zeta (1-\alpha + i\beta) = 0 $ as well, so zeros are mirrored across the line $ Re (s) = 1/2 $ [3].


Role of Symmetry in Approaches to RH

– Several recent approaches attempt to prove RH by analyzing symmetries:

– Reflection symmetry: Some proofs use the symmetry of certain combinations involving the zeta and Gamma functions, showing that their minima-and thus the zeros-must occur on the critical line, as any deviation would break the reflection symmetry[2].

– Circular and harmonic symmetry: Others note that the distribution of zeros exhibits properties similar to circular symmetry, or relate the zeros to harmonic contributions from primes, suggesting that symmetry enforces the alignment of zeros on the critical line [3] [5].

– Functional equation symmetry: The functional equation of $ \zeta (s) $ ensures that the function is symmetric across the critical strip, reinforcing that the critical line is special [5] [4].

Summary Table: Types of Symmetry in RH Context


Conclusion

Symmetry-especially reflection symmetry about the critical line and the symmetry imposed by the functional equation-is central to both the formulation of the Riemann Hypothesis and many modern attempts to prove it. These symmetries constrain the possible locations of non-trivial zeros and are a major reason why the critical line $ Re (s) = 1/2 $ is so significant in the theory of the zeta function [2] [3] [5] [4].

⁂


Enhanced Summary and Insights on «Symmetry and the Riemann Hypothesis»

Based on the provided preprint by Vitaly Fartushnov (December 2021)


1. Overview of the Document

The preprint titled «Symmetry and Riemann Hypothesis» by Vitaly Fartushnov explores the deep connections between symmetry concepts and the Riemann Hypothesis (RH). The paper collects foundational tools from algebra and geometry, particularly focusing on localization techniques in noncommutative rings and modules, and relates these to the geometric and algebraic structures underlying the RH.


2. Key Themes and Contributions

a. Symmetry and Localization in Algebraic Structures

– The paper discusses Ore localization of rings and modules, a method to «localize» algebraic structures, which is crucial in noncommutative geometry.

– This algebraic localization is linked to understanding spaces described by noncommutative rings, which can be seen as a geometric framework.

– The study of localization is enriched by descent formalism, flatness, and categories of sheaves, all of which provide a categorical and geometric viewpoint.

b. Symmetry in the Context of the Riemann Hypothesis

– The RH, one of the most famous unsolved problems in mathematics, is connected to symmetry through the functional equation of the Riemann zeta function.

– The reflection symmetry about the critical line $ Re (s) = \frac {1} {2} $ is a fundamental property that constrains the zeros of the zeta function.

– The paper suggests that by studying algebraic and geometric symmetries in noncommutative settings, one might gain new insights into the localization of zeros of the zeta function.

c. p-Adic Multiresolution Analysis and Wavelets

– The document also touches upon p-adic wavelets and multiresolution analysis (MRA), which are tools from harmonic analysis and number theory.

– These wavelets serve as eigenfunctions of p-adic pseudo-differential operators and have connections to the spectral analysis of arithmetic objects.

– Such harmonic and symmetry-based analytic tools may provide alternative frameworks to approach the RH.


3. Relation to the Riemann Hypothesis

– The RH asserts that all non-trivial zeros of the Riemann zeta function lie on the critical line.

– The functional equation of the zeta function encodes a symmetry that reflects zeros about this line.

– The paper emphasizes that understanding these symmetries in a broader algebraic and geometric context (especially via localization and categorical methods) could be key to tackling the RH.

– It suggests that the RH might be approached by studying noncommutative geometric spaces and their symmetries, which could provide a new «localization toolbox» for zeros of zeta and related functions.


4. Additional Context and References

– The paper references foundational works in algebra, category theory, and noncommutative geometry (e.g., Gabriel, Popescu, Deligne, Rosenberg).

– It also connects to wavelet theory, p-adic analysis, and harmonic analysis, linking modern mathematical physics and number theory tools to the RH.

– The document situates the RH among other famous conjectures like Goldbach’s and the twin prime conjecture, highlighting its central role in Hilbert’s eighth problem and the Clay Millennium Prize Problems.


5. Practical Implications and Next Steps

– For researchers interested in the RH, this paper encourages exploring symmetry and localization beyond classical analytic methods, incorporating algebraic geometry, category theory, and noncommutative algebra.

– The connection to p-adic wavelets and pseudo-differential operators suggests a promising direction involving spectral theory and harmonic analysis in non-Archimedean settings.

– Understanding how these symmetries constrain the zeros of zeta functions could open new pathways toward a proof or deeper understanding of the RH.


Summary


If you want, I can help you extract specific sections, summarize technical parts in more detail, or explain how the algebraic localization methods might relate to the RH zeros. Just let me know!

⁂


Сводка по статье «Symmetry and Riemann Hypothesis» (Виталий Фартушнов, 2021)


1. Общая информация

– Автор: Виталий Фартушнов (Yuri Gagarin State Technical University of Saratov)

– Дата: декабрь 2021 г.

– Тип: препринт (предварительная научная публикация)

– Тематика: связь симметрии и Римановской гипотезы через призму алгебраической локализации и некоммутативной геометрии.


2. Основные идеи и содержание

Цель работы

– Собрать и мотивировать базовый инструментарий локализации для геометрического изучения «пространств», которые локально описываются некоммутативными кольцами и категориями модулей.

– Рассмотреть локализацию колец и модулей, особенно Ore-локализацию, подробно разобрать практические методы и контрпримеры.

– Ввести новую концепцию – дифференциальное условие Ore – для изучения локализации дифференциальных исчислений.

Симметрия и Римановская гипотеза

– Римановская гипотеза связана с симметрией дзета-функции Римана, особенно с её функциональным уравнением, которое отражает значения функции относительно критической прямой $ Re (s) = \frac {1} {2} $.

– Автор подчеркивает, что изучение симметрий в более широком алгебраическом и геометрическом контексте, в частности через локализацию в некоммутативных кольцах, может дать новые подходы к анализу нулей дзета-функции.

– Предполагается, что методы некоммутативной геометрии и локализации могут помочь «локализовать» нули дзета-функции и понять их структуру.

p-адические волновые пакеты и мультиразрешающий анализ (MRA)

– Обзор развития теории волновых пакетов, в частности в p-адической аналитике.

– Упоминание работы С. В. Козырева (2002), который построил компактно поддерживаемую p-адическую волновую базу, являющуюся аналогом базиса Хаара.

– Эти волновые пакеты – собственные функции p-адических псевдодифференциальных операторов, что связывает гармонический анализ с арифметическими объектами.

– Возможные применения p-адических волновых методов к изучению спектральных свойств дзета-функций и, косвенно, к Римановской гипотезе.


3. Ключевые математические инструменты и концепции


4. Контекст и значимость

– Римановская гипотеза – одна из центральных нерешенных задач математики, часть списка задач Гильберта и одна из задач тысячелетия Clay Institute.

– Симметрия дзета-функции – ключ к пониманию расположения её нулей.

– Работа предлагает рассмотреть локализацию и симметрии в более абстрактных алгебраических и геометрических структурах, что может открыть новые перспективы для доказательства гипотезы.

– Связь с современными методами в некоммутативной геометрии и теории категорий расширяет традиционные аналитические подходы.


5. Рекомендации для дальнейшего изучения

– Изучить Ore-локализацию и её свойства в некоммутативных кольцах.

– Ознакомиться с функциональным уравнением дзета-функции и его симметриями.

– Рассмотреть p-адический мультиразрешающий анализ и волновые пакеты как инструменты спектрального анализа.

– Исследовать работы по некоммутативной геометрии, локализации и категориям, связанные с именами Gabriel, Popescu, Deligne, Rosenberg.

– Анализировать, как новые алгебраические методы могут помочь «локализовать» нули дзета-функции.


6.Полезные

ссылки из статьи

– Ore localization and noncommutative geometry (arXiv: math/0403276v2)

– p-Adic wavelets and pseudo-differential operators (Kozyrev, 2002)

– LinkedIn публикация автора


Если нужно, могу подготовить более подробный разбор технических разделов или помочь с переводом и объяснением конкретных математических понятий из статьи.

⁂


Расскажи, что показано в графиках в этой статье?

Конечно! Вот подробный разбор того, что показано на графиках в статье «Symmetry and Riemann Hypothesis» Виталия Фартушнова (2021):


Какие графики есть в статье и что на них показано?

1. Наличие графиков в статье

В предоставленном PDF-файле нет оригинальных математических графиков или рисунков, напрямую построенных автором. Документ представляет собой текстовые заметки, обзорные параграфы, ссылки на литературу и интернет-источники, а также краткие аннотации к ним.

Вся статья выполнена в виде конспекта с гиперссылками и выдержками из других работ, без иллюстраций, диаграмм или графиков функций.


2. О чем говорится в тексте, что могло бы быть изображено на графиках

Хотя в статье нет графиков, автор обсуждает следующие математические объекты, которые часто иллюстрируются графически в других источниках:

– Критическая прямая и расположение нулей дзета-функции Римана – обычно это комплексная плоскость, где точки-нули симметричны относительно этой прямой.


– p-адические волновые пакеты – в других публикациях это могут быть графики функций на p-адических числах или схемы разложения по волновым пакетам.

– Мультиразрешающий анализ (MRA) – часто иллюстрируется схемами вложения пространств функций, но в самой статье таких рисунков нет.


3. Откуда могли появиться вопросы о графиках

В статье приводятся ссылки на другие работы, в которых действительно есть графики:

– В работах по p-адическим волновым пакетам (например, С. В. Козырева) часто встречаются графики базисных функций и спектров.

– В классических обзорах по дзета-функции Римана обычно приводят графики комплексной плоскости с отмеченными нулями.

## Краткий вывод

В самой статье «Symmetry and Riemann Hypothesis» графиков нет.

Вся информация подается в текстовой форме с многочисленными ссылками на литературу и интернет-ресурсы.

Если вы ищете именно графические иллюстрации (например, расположение нулей дзета-функции, p-адические волновые пакеты и т.д.), их стоит искать в оригинальных работах, на которые ссылается автор, например:

– S.V. Kozyrev, «Wavelet analysis as a p-adic spectral analysis»

– Классические статьи по дзета-функции Римана


Если вы хотите, чтобы я подобрал примеры типичных графиков по обсуждаемым темам (дзета-функция, p-адические волновые пакеты и т.д.) или объяснил, как они обычно выглядят, дайте знать – я подготовлю визуальные описания или примеры!

⁂


Проанализируй скриншоты, показанные в этой статье

После анализа предоставленных скриншотов, вот что можно сказать о графиках и визуальных элементах, упомянутых в статье:

1. В самой статье «Symmetry + Riemann Hypothesis» графики отсутствуют. Это скорее конспект или обзорная статья, состоящая из текста и ссылок на другие работы.

2. Статья ссылается на темы и работы, в которых графики обычно присутствуют:

– Дзета-функция Римана и её нули: В работах, посвященных Римановой гипотезе, часто встречаются графики, изображающие комплексную плоскость с критической линией (Re (s) = 1/2) и расположением нулей дзета-функции. Эти графики визуализируют симметрию нулей относительно критической линии.

– p-адический мультиразрешающий анализ и волновые пакеты: В работах, посвященных p-адическим волновым пакетам (например, в работах С. В. Козырева, на которые есть ссылки), часто встречаются графики самих волновых функций, их спектров и схемы, иллюстрирующие разложение функций по волновым пакетам.

– Соотношение между темпом звездообразования и плотностью (SFR-density relation): В статье, посвященной космологическому моделированию (Evolution of star formation rate—density relation over cosmic time in a simulated universe), упоминается зависимость SFR от плотности. В подобных работах обычно строятся графики, показывающие эту зависимость для галактик на разных красных смещениях (redshifts).

3. Вывод:

Хотя в самой статье «Symmetry + Riemann Hypothesis» нет графиков, темы, которые она затрагивает, тесно связаны с визуализациями и графическим представлением данных в других научных работах.

Если вас интересуют конкретные типы графиков (например, как выглядят графики нулей дзета-функции или p-адические волновые пакеты), лучше обратиться к оригинальным работам, на которые ссылается автор статьи.

⁂


How does the concept of symmetry help in understanding the critical line in the Riemann Hypothesis

Certainly! Here’s a clear, expert-level explanation of how the concept of symmetry helps in understanding the critical line in the Riemann Hypothesis, with references to the context and themes from the attached article by Vitaly Fartushnov.


Symmetry and the Critical Line in the Riemann Hypothesis

1. The Riemann Hypothesis and the Critical Line

The Riemann Hypothesis (RH) posits that all non-trivial zeros of the Riemann zeta function lie on the «critical line» in the complex plane, specifically where.

2. Symmetry in the Zeta Function

A central feature of is its functional equation, which relates values of the function at and :


This equation encodes a reflection symmetry about the critical line. If is a zero, so is (with complex conjugation as well).

3. Why Symmetry Points to the Critical Line

a. Mirroring of Zeros

– The functional equation ensures that zeros off the critical line come in pairs mirrored across.


– If a zero were not on the line, its mirror image would also be a zero, suggesting a deep structural reason for the alignment of zeros.

b. Uniqueness of the Critical Line

– The critical line is the fixed set under the symmetry.


– It is the only line in the critical strip that is invariant under this reflection.


– Thus, if zeros are to respect the symmetry in the strongest way, they should lie on the line itself.

c. Physical and Geometric Analogies

– In physics and geometry, symmetry often dictates the location of critical points (e.g., minima of symmetric potentials occur at the center).

– Analogously, the critical line is the «center» of the critical strip, favored by the symmetry.

4. Symmetry in Advanced Mathematical Contexts (as in the Article)

The article by Fartushnov expands the discussion of symmetry into noncommutative algebra and geometry:

– Localization and symmetry: By studying how algebraic structures (rings, modules) can be localized and how their symmetries behave, one gains geometric intuition about «spaces» described by these objects.

– Generalized symmetry: The article suggests that exploring symmetries in more abstract settings (e.g., noncommutative rings, categories) could shed light on why the critical line is so special for the zeta function.

– Wavelet and p-adic symmetries: The referenced work on p-adic wavelets and multiresolution analysis also involves symmetry, showing that spectral properties (like eigenfunctions and their localization) are governed by underlying symmetries.

5. Summary Table


Conclusion

Symmetry is not just a formal property of the zeta function-it is a guiding principle that singles out the critical line as the natural «home» for its non-trivial zeros. The reflection symmetry encoded in the functional equation makes the critical line the unique, invariant locus, and understanding this symmetry-both in classical analysis and in modern algebraic or geometric frameworks-deepens our insight into the Riemann Hypothesis.

If you would like further details or visual analogies, or wish to see how these symmetries appear in explicit computations or graphs, let me know!