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梅森素数:千年不休的探寻之旅

發(fā)布時(shí)間:2024/8/23 编程问答 36 豆豆
生活随笔 收集整理的這篇文章主要介紹了 梅森素数:千年不休的探寻之旅 小編覺得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.

還記得年少時(shí)的夢嗎?


還記得你小學(xué)時(shí)背誦的素?cái)?shù)表嗎?那時(shí)候它還叫做質(zhì)數(shù)表“2、3、5、7......”如今你是否已經(jīng)真正理解了老師說過的話:這些只能被1和本身整除的數(shù),具有著無窮的魅力。

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還記得你中學(xué)時(shí)計(jì)算的2的整數(shù)冪嗎?計(jì)算機(jī)時(shí)代,作為二進(jìn)制的體現(xiàn),它們正大行其道。“2、4、8、16、32、64、128、256......”十多年來,個(gè)人計(jì)算機(jī)內(nèi)存的容量正是經(jīng)歷了這些熟悉的數(shù)字,直到現(xiàn)在的2048M(2G)以及更多。


現(xiàn)在,讓我們從這些2的整數(shù)冪中挑出以素?cái)?shù)為指數(shù)的,再把它減1,試試看會(huì)發(fā)現(xiàn)什么?2^2-1=3、2^3-1=7、2^5-1=31、2^7-1=127......


嗯,你的心是不是激動(dòng)起來了?一個(gè)偉大的發(fā)現(xiàn)似乎就在眼前......


別急別急,你的發(fā)現(xiàn)很妙,只是有些兒惋惜......你已經(jīng)遲到了二千年。


在2300多年前,古希臘的數(shù)學(xué)家,那位寫出不朽的《幾何原本》的歐幾里得在證明了素?cái)?shù)有無窮多個(gè)之后,就順便指出:有許多素?cái)?shù)可以寫成2P-1的形式,其中指數(shù)P也是素?cái)?shù)。很容易想到,剛才你所發(fā)現(xiàn)的2^2-1、2^3-1、2^5-1、2^7-1正是其中排列最前的4個(gè)!


當(dāng)P=11、13、17、19、23......的時(shí)候,2P-1還是素?cái)?shù)嗎?到底有多少這種2P-1型的素?cái)?shù)呢?在計(jì)算能力低下的公元前,這個(gè)關(guān)于素?cái)?shù)的探尋之旅就已經(jīng)吸引了無數(shù)的人。


人們唯獨(dú)對素?cái)?shù)如此著迷不是沒有理由的,它有著許多簡單而又美麗的猜想,有的已經(jīng)成為定理,而有的則至今還沒有答案。例如著名的哥德巴赫猜想,讓人們苦苦追索:是否任何一個(gè)大于或等于6的偶數(shù),都可以表示為兩個(gè)奇素?cái)?shù)的和?再比如孿生素?cái)?shù)問題所提出的:象5和7、41和43這樣相差2的素?cái)?shù),到底有多少對呢?


在數(shù)學(xué)史上起個(gè)大早的古希臘人還有許多關(guān)于素?cái)?shù)的發(fā)現(xiàn),完美數(shù)就是其中之一。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派指出,如果一個(gè)數(shù)的所有因數(shù)(包括1但不包括它本身)的和正好等于它本身,則這個(gè)數(shù)就叫做完美數(shù)。很容易找到,6=1+2+3是第一個(gè)完美數(shù),28=1+2+4+7+14則是第二個(gè)完美數(shù)。他們認(rèn)為,上帝用6天創(chuàng)造了世界,因此6是最理想和完美的數(shù)字,而和6具有相同性質(zhì)的數(shù)都堪稱完美數(shù)。


歐幾里得在《幾何原本》中證明了如果2^P-1是一個(gè)素?cái)?shù),那么2^P-1(2^P-1)一定是一個(gè)完美數(shù)(你會(huì)發(fā)現(xiàn),當(dāng)P分別等于2、3時(shí),它就對應(yīng)著前兩個(gè)完美數(shù)6、28)。


再后來,歐拉進(jìn)一步證明,每一個(gè)偶完美數(shù)也必定是歐幾里得所給出的形式。(不要問我奇完美數(shù)呢?就連它是否存在,本身也是無數(shù)個(gè)關(guān)于素?cái)?shù)的難題中至今未解的一個(gè)。)


很容易看到,找到了2^P-1形式的素?cái)?shù),也就發(fā)現(xiàn)了新的完美數(shù)。


形如2^P-1的素?cái)?shù)還長期占據(jù)了人們尋找到的最大素?cái)?shù)的光榮榜(僅在1989年后被39158×2^216193-1奪走三年),因?yàn)榕袛噙@樣一個(gè)數(shù)是素?cái)?shù)的方法比判斷一個(gè)差不多大小的其他類型數(shù)是素?cái)?shù)的方法要簡單得多。


對2^P-1型素?cái)?shù)的搜尋之旅就這樣出發(fā)了,先后投入這個(gè)漫漫長途的就有數(shù)學(xué)大師費(fèi)馬、笛卡爾、萊布尼茲、哥德巴赫、歐拉、高斯、哈代、圖靈......這一個(gè)個(gè)閃光的名字正如暗夜前行的火炬手,照亮了人類通往未知的道路。


歷史的天空閃爍幾顆星


讓我們將坐上時(shí)間機(jī)器,回到過去,重新瀏覽這來路風(fēng)光吧。


1456年,又一個(gè)沒有留下姓名的人發(fā)現(xiàn)了第5個(gè)2^P-1型的素?cái)?shù):2^13-1。若是你就降生在那個(gè)年代,或許這次發(fā)現(xiàn)的光榮將歸屬于你。只是,你更有可能犯下和當(dāng)時(shí)的人們一樣的錯(cuò)誤,以為對于所有的素?cái)?shù)P,2^P-1都是素?cái)?shù)。要知道,這個(gè)錯(cuò)誤是近百年之后,直到1536年,才由雷吉烏斯(Hudalricus Regius)打破的。他指出,2^11-1=2047=23×89,不是素?cái)?shù)。


不過你的莽撞完全可以得到諒解,在黑暗中尋找的數(shù)學(xué)家正如年輕人一樣,犯下的錯(cuò)誤連上帝都會(huì)原諒。第一個(gè)對這種類型的素?cái)?shù)進(jìn)行整理的皮特羅?卡塔爾迪(Pietro Cataldi)在他在1603年宣布的結(jié)果中就言之鑿鑿地說:對于p=17,19,23,29,31和37,2P-1是素?cái)?shù)。只可惜,37年后,他的六個(gè)結(jié)果就被推翻了兩個(gè),費(fèi)爾馬使用著名的小費(fèi)爾馬(不是那個(gè)更著名的大費(fèi)爾馬定理)證明了卡塔爾迪關(guān)于P=23和37的結(jié)論是錯(cuò)誤的。


不知道下面的事實(shí)會(huì)不會(huì)讓你聯(lián)想到“屋漏偏逢連夜雨”呢?大約一百年后,1738年,歐拉證明了卡塔爾迪的結(jié)果中P=29也是錯(cuò)誤的。幸好,歐拉又證明了P=31的結(jié)論是對的。


雖然,卡塔爾迪的六個(gè)結(jié)果“陣亡”了一半,但考慮到他是用手工計(jì)算取得結(jié)論的,而費(fèi)爾馬和歐拉則是使用了在他們那時(shí)最先進(jìn)的數(shù)學(xué)知識,避免了許多復(fù)雜的計(jì)算和因此可能造成的錯(cuò)誤,因此我們?nèi)匀灰獙ㄋ柕现戮础K灿纱斯鈽s地占據(jù)了第六個(gè)和第七個(gè)的發(fā)現(xiàn)者之位,在他之前的,都是無名氏。


卡塔爾迪的成功,說明了整理和預(yù)測是正確道路。繼他之后,集研究成果大成的,是17世紀(jì)法國著名的數(shù)學(xué)家和修道士馬林?梅森(Marin Mersenne,1588-1648)。

梅森熱心于宗教,但更喜愛數(shù)學(xué);他是一個(gè)交往廣泛、熱情誠摯的人,更是一座“科學(xué)信息交換站”。為什么呢?那時(shí)候,學(xué)術(shù)刊物、國際會(huì)議甚至科研機(jī)構(gòu)都還沒有誕生。“及時(shí)雨”般的梅森是歐洲眾多科學(xué)家之間聯(lián)系的橋梁,大家把研究成果寄給他,然后再由他轉(zhuǎn)告給更多的人。費(fèi)馬、笛卡爾等數(shù)學(xué)家每周在他家聚會(huì),討論問題,就這樣慢慢形成的"梅森學(xué)院",后來有了一個(gè)更響亮的名字——法蘭西科學(xué)院。


1644年,梅森在歐幾里得、費(fèi)馬等人的有關(guān)研究的基礎(chǔ)上對2^P-1作了大量的計(jì)算、驗(yàn)證工作,并于1644年在他的《物理數(shù)學(xué)隨感》一書中斷言:對于P=2、3、5、7、13、17、19、31、67、127、257時(shí),2^P-1是素?cái)?shù);而對于P等于其他所有小于257的數(shù)時(shí),2^P-1是合數(shù)。這里前7個(gè)數(shù)(即2,3,5,7,13,17和19)是在前人的工作已經(jīng)證實(shí)的部分。而后面的4個(gè)數(shù)(即31,67,127和257)屬于被猜測的部分。不過,人們對他的斷言深信不疑,連大數(shù)學(xué)家萊布尼茲和哥德巴赫都認(rèn)為它是對的。


梅森的工作極大地激發(fā)了人們研究2^P-1型素?cái)?shù)的熱情,成為素?cái)?shù)研究的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)和里程碑。為了紀(jì)念他,數(shù)學(xué)界就把這種數(shù)稱為“梅森數(shù)”,并以Mp記之(其中M為梅森姓名的首字母),即Mp=2^P-1。如果梅森數(shù)為素?cái)?shù),則稱之為“梅森素?cái)?shù)”(即2^P-1型素?cái)?shù))。


對梅森素?cái)?shù)的驗(yàn)證,需要進(jìn)行艱巨的計(jì)算,即使是"猜測"部分中最小的M31=2^31-1=2147483647,也是一個(gè)10位數(shù)。而梅森自己則承認(rèn):“一個(gè)人,使用一般的驗(yàn)證方法,要檢驗(yàn)一個(gè)15位或20位的數(shù)字是否為素?cái)?shù),即使終生的時(shí)間也是不夠的。”年邁力衰的他四年之后就去世了,最終并沒有任何一個(gè)梅森素?cái)?shù)的發(fā)現(xiàn)權(quán)歸屬于他,但考慮到他已經(jīng)享有了“冠名權(quán)”,就把榮譽(yù)分給那些在漫漫長途上跋涉的發(fā)現(xiàn)者們吧!


那些手扛肩挑的年代


手算筆錄的時(shí)代,每前進(jìn)一步,都顯得格外艱難。1772年,在卡塔爾迪提出近200年之后,瑞士數(shù)學(xué)家歐拉證明了M31確實(shí)是一個(gè)素?cái)?shù),這是人們找到的第8個(gè)梅森素?cái)?shù),它共有10位數(shù),堪稱當(dāng)時(shí)世界上已知的最大素?cái)?shù),歐拉也因此成為第二個(gè)在發(fā)現(xiàn)者名單上留名的人。讓人驚嘆的是,這是在他雙目失明的情況下,靠心算完成的。這種超人般的毅力與技巧讓歐拉獲得了“數(shù)學(xué)英雄”的美譽(yù)。法國大數(shù)學(xué)家拉普拉斯(P.Laplace)說的話,或許可以代表我們的心聲:“讀讀歐拉,他是我們每一個(gè)人的老師。”


100年后,法國數(shù)學(xué)家魯卡斯提出了一個(gè)用來判別Mp是否是素?cái)?shù)的重要定理——魯卡斯定理,這為梅森素?cái)?shù)的研究提供了有力的工具。1883年,數(shù)學(xué)家波佛辛(Pervushin)利用魯卡斯定理證明了M61也是素?cái)?shù)--這是梅森漏掉了的。梅森還漏掉另外兩個(gè)素?cái)?shù):M89和M107,它們分別在1911年與1914年被數(shù)學(xué)家鮑爾斯(Powers)發(fā)現(xiàn)。


還記得梅森預(yù)測的四個(gè)素?cái)?shù)嗎?其中M31已經(jīng)為歐拉證明,M127則在魯卡斯提出定理時(shí)順帶證明,雖然中間漏掉了3個(gè),但至少還有另外兩個(gè):M67和M257是不是素?cái)?shù)呢......


M67的證明又是一個(gè)精彩的故事。


1903年,數(shù)學(xué)家柯爾在美國數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)的大會(huì)上作了一個(gè)報(bào)告。他先是專注地在黑板上算出2^67-1,接著又算出193707721×761838257287,兩個(gè)算式結(jié)果完全相同!換句話說,他成功地把2^67-1分解為兩個(gè)素?cái)?shù)相乘的形式,從而證明了M67是個(gè)合數(shù)。


報(bào)告中,他一言未發(fā),卻贏得了現(xiàn)場聽眾的起立鼓掌,更成了數(shù)學(xué)史上的佳話。閱讀這段歷史,我們懂得了什么叫做“事實(shí)勝于雄辯”。記者好奇地問他是怎樣得到這么精彩的發(fā)現(xiàn)的,柯爾回答“三年里的全部星期天”。他后來當(dāng)選為美國數(shù)學(xué)協(xié)會(huì)的會(huì)長,去世后,該協(xié)會(huì)專門設(shè)立了“柯爾獎(jiǎng)”,用于獎(jiǎng)勵(lì)作出杰出貢獻(xiàn)的數(shù)學(xué)家。


1922年,數(shù)學(xué)家克萊契克驗(yàn)證了M257并不是素?cái)?shù),而是合數(shù)(但他沒有給出這一合數(shù)的因子,直到20世紀(jì)80年代人們才知道它有3個(gè)素因子)。


于是乎,梅森的四個(gè)猜測獲得了兩正確、三遺漏和兩錯(cuò)誤的成績,但這無損于他的光榮。在千年的探尋之旅中,偉大如歐拉也會(huì)犯錯(cuò)誤,他在1750年宣布說找到了梅森的“遺漏”:M41和M47也是素?cái)?shù),但最終上M41和M47都不是素?cái)?shù)。


直到1947年,對于p≤257的梅森素?cái)?shù)Mp的正確結(jié)果才被確定,也就是當(dāng)p=2,3,5,7,13,17,19,31,61,89,107和127時(shí),Mp是素?cái)?shù)。現(xiàn)在這個(gè)表已經(jīng)被反復(fù)驗(yàn)證,一定不會(huì)有錯(cuò)誤了。


我們看到,在手工計(jì)算的時(shí)代,人們一共找到了12個(gè)梅森素?cái)?shù)。


計(jì)算機(jī)!計(jì)算機(jī)!


1930年,美國數(shù)學(xué)家雷默改進(jìn)了魯卡斯的工作,給出了一個(gè)新的測試方法,即魯卡斯-雷默方法。很快地,計(jì)算機(jī)時(shí)代到來了,這一方法發(fā)揮了重要的作用。1952年,數(shù)學(xué)家魯濱遜(Robinson)等人將魯卡斯-雷默方法編譯成計(jì)算機(jī)程序,使用SWAC型計(jì)算機(jī)在短短幾小時(shí)之內(nèi),就發(fā)現(xiàn)了第13個(gè)、第14個(gè),并在當(dāng)年總共找到了5個(gè)梅森素?cái)?shù):M521、M607、M1279、M2203和M2281。


其后,M3217在1957年被黎塞爾(Riesel)證明是素?cái)?shù);M4253和M4423在1961年被赫維茲(Hurwitz)證明是素?cái)?shù)。


1963年,美國數(shù)學(xué)家吉里斯(Gillies)證明M9689和M9941是素?cái)?shù),這已經(jīng)是第21和22個(gè)梅森素?cái)?shù)。1963年9月6日晚上8點(diǎn),當(dāng)吉里斯通過大型計(jì)算機(jī)找到第23個(gè)梅森素?cái)?shù)M11213時(shí),美國廣播公司(ABC)中斷了正常的節(jié)目播放,第一時(shí)間發(fā)布了這一重要消息,發(fā)現(xiàn)這一素?cái)?shù)的美國伊利諾伊大學(xué)數(shù)學(xué)系全體師生更是激動(dòng)地把所有從系里發(fā)出的信件都敲上了“2^11213-1是個(gè)素?cái)?shù)”的郵戳。

1971年3月4日晚,美國哥倫比亞廣播公司(CBS)中斷了正常節(jié)目播放,發(fā)布了布萊恩特?塔克曼(Bryant Tuckerman)使用IBM360-91型計(jì)算機(jī)找到新的梅森素?cái)?shù)M19937的消息。而到1978年10月,世界幾乎所有的大新聞機(jī)構(gòu)(包括我國的新華社)都報(bào)道了以下消息:兩名年僅18歲的美國高中生諾爾(Noll)和尼科爾( Nickel)使用CYBER174型計(jì)算機(jī)找到了第25個(gè)梅森素?cái)?shù):M21701。


超級計(jì)算機(jī)的引入加快了梅森素?cái)?shù)的尋找腳步,但隨著素?cái)?shù)P值的增大,每一個(gè)梅森素?cái)?shù)的產(chǎn)生都更加艱難,各國科學(xué)家及業(yè)余研究者們之間的競爭變得越來越激烈。在1979年2月23日,當(dāng)美國克雷研究公司的計(jì)算機(jī)專家史洛溫斯基和納爾遜正興致沖沖地宣布他們找到第26個(gè)梅森數(shù)M23209時(shí),有人澆來一盆冷水:兩星期前美國加州的高中生諾爾就已經(jīng)給出了同樣結(jié)果。心有不甘的他們又花了一個(gè)半月的時(shí)間“臥薪嘗膽”,使用Cray-1型計(jì)算機(jī)找到了第27個(gè)梅森素?cái)?shù)M44497,這件事成了當(dāng)時(shí)不少報(bào)紙的頭版新聞。


為了與美國人較量,英國的哈威爾實(shí)驗(yàn)室也專門成立了一個(gè)研究小組來尋找更大的梅森素?cái)?shù)。他們用了兩年時(shí)間,花了12萬英鎊的經(jīng)費(fèi),于1992年3月25日找到了新的梅森素?cái)?shù)M756839。但到了1994年1月14日,史洛溫斯基等人為美國再次奪回發(fā)現(xiàn)“已知最大素?cái)?shù)”的桂冠——這一梅森素?cái)?shù)是M859433。史洛溫斯基本人一共發(fā)現(xiàn)了7個(gè)梅森素?cái)?shù),他因此被人們稱為“素?cái)?shù)大王”。


數(shù)學(xué)研究的深入更重于計(jì)算能力的提升,在搜尋梅森素?cái)?shù)的同時(shí),對梅森素?cái)?shù)的分布規(guī)律的研究也在進(jìn)行著,英、法、印、美、德等國的數(shù)學(xué)家都曾分別給出過關(guān)于梅森素?cái)?shù)分布規(guī)律的猜測,但這些猜測都以近似表達(dá)式給出,而與實(shí)際情況的接近程度均難如人意。中國數(shù)學(xué)家和語言學(xué)家周海中則是這方面研究的領(lǐng)先者,他運(yùn)用聯(lián)系觀察法和不完全歸納法,于1992年首先給出了梅森素?cái)?shù)分布的精確表達(dá)式。著名的《科學(xué)美國人》雜志有一篇文章指出:這一成果為人們探究梅森素?cái)?shù)提供了方便,是素?cái)?shù)研究的一項(xiàng)重大突破。后來這項(xiàng)重要成果被國際上命名為“周氏猜測”。


伴隨數(shù)學(xué)理論的改善,為了尋找梅森素?cái)?shù)而使用的計(jì)算機(jī)也越來越強(qiáng)大,包括了著名的IBM360型計(jì)算機(jī),和超級計(jì)算機(jī)Cray系列。1996年發(fā)現(xiàn)的M1257787是迄今為止最后一個(gè)由超級計(jì)算機(jī)發(fā)現(xiàn)的梅森素?cái)?shù),數(shù)學(xué)家使用了Cray T94,這也是人類發(fā)現(xiàn)的第34個(gè)梅森素?cái)?shù)。


梅森素?cái)?shù)的探尋之旅似乎正變得離普通人越來越遠(yuǎn),直到GIMPS時(shí)代的到來......


草根英雄,人人參與


網(wǎng)格(Grid)這一嶄新技術(shù)的出現(xiàn)使梅森素?cái)?shù)的搜尋如虎添翼,也使它重新走到了“人人參與”的大眾時(shí)代。1996年初,美國數(shù)學(xué)家和程序設(shè)計(jì)師沃特曼(G.Woltman)編制了一個(gè)梅森素?cái)?shù)的計(jì)算程序,并把它放在網(wǎng)頁上供數(shù)學(xué)家和數(shù)學(xué)愛好者免費(fèi)使用,這就是聞名世界的“因特網(wǎng)梅森素?cái)?shù)大搜尋”(GIMPS)項(xiàng)目,是全世界第一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)的分布式計(jì)算項(xiàng)目。


該項(xiàng)目利用大量普通計(jì)算機(jī)的閑置時(shí)間來獲得相當(dāng)于超級計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力,只要你去GIMPS的主頁下載為一個(gè)名為Prime95的免費(fèi)程序,就可以立即參加GIMPS項(xiàng)目,一起踏上持續(xù)了千年的梅森素?cái)?shù)探尋之旅。


12年來,人們通過GIMPS項(xiàng)目找到了12個(gè)梅森素?cái)?shù),其發(fā)現(xiàn)者來自美國、英國、法國、德國和加拿大。目前,世界上有160多個(gè)國家和地區(qū)近16萬人參加了這一項(xiàng)目,并動(dòng)用了30多萬臺(tái)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)來進(jìn)行網(wǎng)格計(jì)算。該項(xiàng)目的計(jì)算能力已超過當(dāng)今世界上任何一臺(tái)最先進(jìn)的超級矢量計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力,運(yùn)算速度超過每秒350萬億次!


為了激勵(lì)人們尋找梅森素?cái)?shù),1999年3月,設(shè)在美國的電子新領(lǐng)域基金會(huì)(EFF)向全世界宣布了為通過GIMPS項(xiàng)目來探尋梅森素?cái)?shù)而設(shè)立的獎(jiǎng)金。它規(guī)定向第一個(gè)找到超過一百萬位的素?cái)?shù)的個(gè)人或機(jī)構(gòu)頒發(fā)五萬美元的獎(jiǎng)金。后面的獎(jiǎng)金依次為:超過一千萬位,十萬美元;超過一億位,十五萬美元;超過十億位,二十五萬美元。


1999年6月1日,住在美國密歇根州普利茅茨的那揚(yáng)?哈吉拉特瓦拉(Nayan Hajratwala)先生找到了第38個(gè)梅森素?cái)?shù):2^6972593-1,這也是我們知道的第一個(gè)位數(shù)超過一百萬位的素?cái)?shù)。如果把它寫下來的話,共有兩百零九萬八千九百六十位數(shù)字。因此,哈吉拉特瓦拉先生獲得了五萬美元的獎(jiǎng)勵(lì)。而他所做的,就是從互聯(lián)網(wǎng)上下載了一個(gè)程序,這個(gè)程序在他不使用他的奔騰II350型計(jì)算機(jī)時(shí)悄悄地運(yùn)行。在經(jīng)過111天的計(jì)算后,這個(gè)素?cái)?shù)被發(fā)現(xiàn)了。


聽起來非常誘人,但你也要知道,通過參加GIMPS計(jì)劃來獲得獎(jiǎng)金的希望是相當(dāng)小的。哈吉拉特瓦拉使用的計(jì)算機(jī)是當(dāng)時(shí)21000臺(tái)計(jì)算機(jī)中的一臺(tái)。每一個(gè)參與者都在驗(yàn)證分配給他的不同梅森數(shù),當(dāng)然其中絕大多數(shù)都不是素?cái)?shù)——只有大約三萬分之一的可能性碰到一個(gè)素?cái)?shù)。所以,絕大多數(shù)研究者參與該項(xiàng)目并不是為了金錢,而是出于樂趣、榮譽(yù)感和探索精神。


成功者就在眼前,2008年年8月23日,美國加州大學(xué)洛杉磯分校數(shù)學(xué)系計(jì)算中心的雇員史密斯,通過GIMPS項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)了第46個(gè)梅森素?cái)?shù)2^43112609-1,這個(gè)發(fā)現(xiàn)被著名的美國《時(shí)代》周刊評為“2008年度50項(xiàng)最佳發(fā)明”之一。該素?cái)?shù)是目前已知的最大素?cái)?shù),它有12978189位數(shù),如果用普通字號將這個(gè)巨數(shù)連續(xù)寫下來,其長度可超過50公里!由于史密斯發(fā)現(xiàn)的梅森素?cái)?shù)已超過1000萬位,他將有資格獲得EFF頒發(fā)的10萬美元大獎(jiǎng)。雖然說史密斯是私自利用中心內(nèi)的75臺(tái)計(jì)算機(jī)參加GIMPS的,但由于為學(xué)校爭了光,他受到了校方的表彰。(目前共發(fā)現(xiàn)48個(gè)梅森素?cái)?shù),最大有17425170位,由美國中央密蘇里大學(xué)數(shù)學(xué)教授柯蒂斯·庫珀領(lǐng)導(dǎo)的研究小組于2013年發(fā)現(xiàn)。)


但在你心動(dòng)之前,不妨也聽聽另一個(gè)人的故事。美國一家電話公司發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)經(jīng)常出錯(cuò),本來只需要5秒鐘就可以接通的電話號碼,需要5分鐘才能接通。最終查出原來是雇員福雷斯特偷偷地使用公司內(nèi)的2585臺(tái)計(jì)算機(jī)參加GIMPS,福雷斯特承認(rèn)了自己“被GIMPS項(xiàng)目引誘”,他最后被公司解雇,并被罰款一萬美元,這只能說是工作與私事沒有分開,令人嘆息。


最后的話


素?cái)?shù)的研究曾經(jīng)在人類很長的歷史時(shí)期沒有實(shí)際用處,直到二次世界大戰(zhàn)之后,才在密碼學(xué)中得到了重要的應(yīng)用。對于梅森素?cái)?shù)的尋找之旅已經(jīng)歷經(jīng)千年,人們一共才找到46(48)個(gè)梅森素?cái)?shù),在數(shù)學(xué)家的眼里,它們的價(jià)值遠(yuǎn)勝于鉆石,而對它的研究,促進(jìn)了計(jì)算技術(shù)、程序設(shè)計(jì)技術(shù)、密碼技術(shù)、分布式計(jì)算技術(shù)的發(fā)展。讓我們謹(jǐn)記梅森素?cái)?shù)最早的研究者歐幾里得的教誨:當(dāng)一個(gè)人問他"幾何學(xué)有什么用"的時(shí)候,他對侍者說:“給他拿三個(gè)硬幣吧,他想從幾何學(xué)中得到好處。”


不是三枚硬幣,也不是百萬美元,激勵(lì)著人類不斷地向前探尋的,是好奇心、求知欲和榮譽(yù)感。

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來源 | 算數(shù)學(xué)院

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的梅森素数:千年不休的探寻之旅的全部內(nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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