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欧几里德的谜题
素数也叫质数,是只能被1和自身整除的数,如2357等等。公元前300多年,古希腊数学家欧几里德用反证法证明了素数有无穷多个,他还提出有少量素数可以写成2p-1(其中指数P为素数的形式。
究竟有多少个素数可以写成这种形式?欧几里德把这个问题留给了后人。于是,费马、笛卡尔、哥德巴赫、欧拉、高斯几乎所有大数学家都研究过这种特殊形式的素数,17世纪的法国数学家马林?梅森是其中成果最为卓著的一位。
梅森学识渊博、才华横溢,是法兰西科学院的奠基人和当时欧洲科学界的中心人物。了纪念他,数学界就把2p-1型的数称为梅森数,并以Mp记之;如果Mp为素数,则称之为梅森素数。
然而,2300多年来,人类仅发现47个梅森素数。这种素数新奇而迷人,因此有数学珍宝的美誉。梅森素数历来是数论研究的一项重要内容,也是当今科学探索的热点和难点之一。
梅森素数的价值
别以为寻找梅森素数只是数学家们的消遣和游戏,梅森素数在当代具有十分丰富的理论意义和实用价值。它是发现已知最大素数的最有效途径,它的探究推动了数学皇后??数论的研究,促进了计算技术、程序设计技术、密码技术、网格技术的发展以及快速傅立叶变换的应用。另外,梅森素数的探究方法还可用来测试计算机硬件运算是否正确。


许多科学家认为,由于梅森素数的探究需要多种学科和技术的支持,它的研究成果在一定程度上反映了一个国家的科技发展水平。英国顶尖科学家、牛津大学教授马科斯?索托伊甚至认为它是人类智力发展在数学上的一种标志,也是科学发展的里程碑。
寻找梅森素数的艰难之旅
在手算笔录年代,人们历尽艰辛,仅找到12个梅森素数。电子计算机的出现,大大加快了探究梅森素数的步伐。1952年美国数学家拉斐尔?鲁滨逊等人将著名的卢卡斯-雷默方法编译成计算机程序,使用SWAC型计算机在5个月之内,就找到了5个梅森素数:M521M607M1279M2203M2281
然而对人们来讲,梅森素数却仍然是个谜。梅森素数是不是无穷的?梅森素数有什么分布规律?从已发现的梅森素数来看,它在正整数中的分布时疏时密、极不规则,因此研究梅森素数的分布规律似乎比寻找新的梅森素数更为困难。
英、法、德、美等国的数学家都曾分别给出过有关梅森素数分布的猜测,但这些猜测都是近似的,没有准确的表达式,都在实践中显出了瑕疵,折戟沉沙。中国数学家和语言学家周海中是这方面研究的领先者??他运用联系观察法和不完全归纳法,1992年首次给出了梅森素数分布的精确表达式。后来这项重要成果被国际上命名为周氏猜测。《科学》杂志有一篇文章指出:周氏猜测为人们探究梅森素数提供了方便,是素数研究的一项重大突破。
信息技术带来新希望
让我们再回到GIMPS这个国际项目。1996年初,美国数学家和程序设计师乔治?沃特曼编制了一个梅森素数计算程序,并把它放在网页上供全球数学家和业余数学爱好者免费下

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