若
p是一个
质数而
E是一个
Q(有理数域)上的一个椭圆曲线,我们可以简化定义
E的方程模
p;除了有限个
p值,我们会得到有
n
p个元素的
有限域F
p上的一个椭圆曲线。然后考虑如下序列
a
p =
n
p −
p
,这是椭圆曲线
E的重要的不变量。从傅里叶变换,每个模形式也会产生一个数列。一个其
序列和从模形式得到的序列相同的椭圆曲线叫做
模的。 谷山-志村定说:
"所有
Q上的椭圆曲线是模的"。
该定理在
1955年9月由
谷山丰提出猜想。到
1957年为止,他和
志村五郎一起改进了严格性。谷山于
1958年自杀身亡。在
1960年代,它和统一数学中的猜想郎兰兹纲领联系了起来,并是关键的组成部分。猜想由安德烈·韦伊于
1970年代重新提起并得到推广,韦伊的名字有一段时间和它联系在一起。尽管有明显的用处,这个问题的深度在后来的发展之前并未被人们所感觉到。
在
1980年代当Gerhard Frey建议
谷山-志村猜想(那时还是猜想)应该蕴含费马最后定理的时候,它吸引到了不少注意力。他通过试图表明费尔马大定理的任何范例会导致一个非模的
椭圆曲线来做到这一点。Ken Ribet后来证明了这一结果。在
1995年,安德鲁·怀尔斯和理查·泰勒证明了谷山-志村定理的一个特殊情况(半稳定椭圆曲线的情况),这个特殊情况足以证明费尔马大定理。
数论中类似于费尔马最后定理得几个定理可以从谷山-志村定理得到。例如:没有
立方可以写成两个
互质n次幂的和,
n ≥ 3。(
n = 3的情况已为
欧拉所知)
在
1996年三月,怀尔斯和罗伯特·郎兰兹分享了
沃尔夫奖。虽然他们都没有完成给予他们这个成就的定理的完整形式,他们还是被认为对最终完成的证明有着决定性影响。