¿Cuál es la suma de todos los números primos?

De hecho, a muchas series infinitas que normalmente no se espera que sean sumables se les puede asignar un valor finito utilizando la regularización de la función zeta. Por ejemplo, Euler calculó la “suma de todos los enteros positivos”:
[matemáticas] 1 + 2 + 3 + 4 + \ cdots = \ zeta (-1) = – \ frac {1} {12} [/ matemáticas]
porque la función zeta de Riemann [matemática] \ zeta (s) [/ matemática], cuya definición de serie [matemática] \ zeta (s) = \ tfrac {1} {1 ^ s} + \ tfrac {1} {2 ^ s } + \ tfrac {1} {3 ^ s} + \ tfrac {1} {4 ^ s} + \ cdots [/ math] solo converge para [math] \ Re (s)> 1 [/ math], puede ser continuó analíticamente a todos los números complejos [matemática] s \ ne 1 [/ matemática].

Sí, parece una locura, ¡pero mis amigos físicos me dicen que este tipo de suma tiene aplicaciones reales en la teoría cuántica de campos! Vivimos en un universo extraño.

Desafortunadamente, este método todavía no puede calcular la suma de todos los números primos [matemáticas] 2 + 3 + 5 + 7 + \ cdots [/ matemáticas]. Landau y Walfisz (1919) mostraron que la función zeta principal definida por [matemática] P (s) = \ tfrac {1} {2 ^ s} + \ tfrac {1} {3 ^ s} + \ tfrac {1} { 5 ^ s} + \ tfrac {1} {7 ^ s} + \ cdots [/ math] no puede continuar analíticamente más allá de [math] \ Re (s)> 0 [/ math], debido a la agrupación de puntos singulares a lo largo el eje imaginario que surge de los ceros no triviales de la función zeta de Riemann, por lo que no obtenemos un valor natural para [matemáticas] P (-1) [/ matemáticas].


Esto no excluye la posibilidad de que a la suma de todos los números primos se le pueda asignar un valor finito por algún método más poderoso, pero no sé de una manera de hacerlo.

(¡Sin embargo, puede calcular el producto de todos los números primos con la regularización de la función zeta! [Math] 2 \ cdot 3 \ cdot 5 \ cdot 7 \ cdots = 4 \ pi ^ 2 [/ math].)

Hay infinitos números primos. Como la suma de infinitos números que son mayores que uno es infinita, y dado que los números primos son positivos, la suma de todos los números primos es infinita.

La respuesta de Anders Kaesorg es excelente, échale un vistazo, pero un poco técnico para el lector casual promedio, eso es lo que voy a tener la oportunidad de explicar.

Para comenzar, necesitamos saber que hay una cantidad infinita de números primos. Hay una manera fácil de explicar esto. Recordamos de las matemáticas elementales que cada número puede expresarse como un producto de sus factores primos, o de lo contrario es primo. Por ejemplo, tome 432, esto es [matemáticas] 2 ^ 4 * 3 ^ 3 [/ matemáticas]. Tanto 2 como 3 son primos.

Ahora supongamos que tenemos un sistema de números que tiene solo 3 números, a, by c. Son los números ‘básicos’ y todos son primos. Por lo tanto, si multiplicamos a con b con c, obtenemos [math] abc [/ math]. Esto no es primo, ya que hay factores primos de ab y c. Supongamos que agregamos 1 a ese número, para obtener [math] abc + 1 [/ math]. Acabamos de crear un nuevo número primo porque no podemos expresarlo como un producto de primos.

Por lo tanto, debido a que los números son infinitos, una cantidad infinita de ab y cs, tenemos una cantidad infinita de primos.

Por lo tanto, tiene sentido lógico que si la cantidad de números primos no tiene fin, la suma de todos los números primos en infinito.

Este número tiene un nombre especial en matemáticas; aleph null o [math] \ aleph_0 [/ math]. En matemáticas, esto se define como el conjunto de todas las cosas infinitamente contables. Contablemente infinito significa cosas que definitivamente puedes contar, como números, números primos, probabilidades, pares, etc. Por lo tanto, dado que todos estos grupos son infinitamente contables, todos tienen la misma suma [math] \ aleph_0 [/ math]. Hay números aleph más altos, pero eso está más allá del alcance de esta respuesta.