历史今日:时间跨度2300多年让无数数学迷为之疯狂的一个“游戏”

每篇一句:挑剔货物的人才是买货人.——摘自美国本杰明.富兰克林的《穷查理年鉴》第007句。

1978年10月30日,世界几乎所有的大新闻机构(包括中国的新华社)都报道了以下消息:两名年仅18岁的美国高中生诺尔和尼科尔使用Cyber-174型计算机找到了第25个梅森素数“M21701”。可以说明这在当时是引起来多大的关注度,从中也证明了寻找梅森素数这个“游戏”的魅力是多么大。

如果对数学没有兴趣的孩童一定会认为这些人是“蛇精病”,那么什么是梅森素数?

早在公元前300多年,古希腊数学家欧几里得就开创了研究2p-1的先河。他在名著《几何原本》第九章中论述完全数时指出:如果2p-1是素数,则2p-1(2p-1)是完全数。(素数是指在大于1的整数中只能被1和其自身整除的数。)所以结论是素数是无穷多个的。

而数学家们对找出满足2p-1是素数这一个极其苛刻的“游戏”非常着迷,1640年6月欧洲科学界一位独特的中心人物马林·梅森开始和包括费马在内的很多科学家经常保持通信联系,讨论数学、物理等问题,其中就包括这个2p-1是素数这个问题。

梅森在欧几里得、费马等人有关研究的基础上对2p-1作了大量的计算、验证,并于1644年在他的《物理数学随感》一书中断言:在不大于257的素数中,当p = 2、3、5、7、13、17、19、31、67、127、257 时,2p-1是素数,其它都是合数。前面的7个数(即2、3、5、7、13、17、19)已被前人所证实,而后面的4个数(即31、67、127、257)则是梅森自己的推断。由于梅森在科学界有着崇高的学术地位,人们对其断言都深信不疑。后来人们才知道梅森的断言其实包含着若干错漏。不过他的工作却极大地激发了人们研究2p-1型素数的热情,使其摆脱作为 “完全数” 的附庸地位,可以说梅森的工作是2p-1型素数研究的一个转折点和里程碑。由于梅森学识渊博、才华横溢、为人热情以及最早系统而深入地研究2p-1型的数,为了纪念他,数学界就把这种数称为 “梅森数”,并以Mp记之(其中M为梅森姓名的首字母),即Mp=2p-1。如果梅森数为素数,则称之为 “梅森素数”(即2p-1型素数)。

所以说满足2p-1型素数是极其难找的,现今人类共找到了50个这样的数,第50个找到这个数的人是乔纳森·佩斯(Jonathan Pace,美国田纳西州日耳曼敦的GIMPS志愿者),他于2017年12月26日发现了第50个已知的梅森素数 277232917-1。这个超大素数有23249425位数,再次刷新了已知最大素数纪录。(如果把这个数打印出来大约有80多公里长)

所以要找到第51个梅森素数将会考验更大的计算难度和计算机计算速率,这在一定程度上激发科学家们继续去探索未知的数学边界及推动计算机事业的不断发展,这也许就是它最让人着迷和疯狂的地方,而对于我们普通消费者而言或许它的用处是或许是用来测试计算机芯片的稳定性。

2016年初德国一名GIMPS项目参与者发现当Intel Skylake 处理器在执行Prime95应用来寻找梅森素数时,运算到指数P=14942209时出现了触发系统死机的漏洞,因此此后很多电脑发烧友们就开始用这个来测试CPU的稳定性。

当然笔者觉得在所有找到梅森素数的人里最牛的就数瑞士数学家欧拉(1707~1783),他在双目失明的情况下,靠心算证明了 2147483647是一个素数。这是人们找到的第8个梅森素数。

最后说一下,发现第50个梅森素数的人获得了3万美金的奖励,而接下来如果谁第一个发现首个超过1亿位数的梅森素数,将获得15万美元奖金!10亿位数的会奖励25万美元!

聪明如你的读者你心动了么!

历史今日:时间跨度2300多年让无数数学迷为之疯狂的一个“游戏”


分享到:


相關文章: