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梅森素数为什么这么重要?

2018-12-10 22:43:24 网络整理 阅读:120 评论:0

“它反映了一个国家的科技水平,是人类智力发展在数学上的一种标志,更是整个科技发展的里程碑之一。梅森素数究竟是个怎样的数,为何如此重要呢?”

众所周知,素数也叫质数,是只能被自己和1整除的数。2300多年前,古希腊数学家欧几里得在《几何原本》一书中证明了素数有无穷多个,如2、3、5、7、11等等。在素数的探究中,人们发现少量的素数可表示为2^P-1(即2的P次方减1,其中指数P为素数)的形式,如2^2一1=3、2^3-1=7、2^5-1=31、2^7-1=127等。由于这种特殊形式的素数具有独特的性质和无穷的魅力,它吸引了包括数学大师欧几里得、笛卡尔、费马、莱布尼兹、哥德巴赫、欧拉、高斯和图灵等在内的众多数学家和无数的业余数学爱好者。

17世纪的法国数学家马林·梅森在欧几里得、笛卡尔、费马等数学大师的有关研究基础上对2^P-1型素数作了大量的计算、验证。由于梅森学识渊博、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。为了纪念他,数学界就把2^P-1型素数称为“梅森素数”。2300多年来,人类仅发现50个梅森素数。这种素数稀奇而迷人,故被人们称为“数学领域的璀璨瑰宝”。

梅森素数貌似简单,但当指数P值较大时,它的探究不仅需要高深的理论和纯熟的技巧,还需要进行艰苦的计算。例如,1772年,素有“数学英雄”之称的瑞士数学大师欧拉在双目失明的情况下,靠心算证明了2^31-1是第8个梅森素数;这个具有10位的素数(即2147483647),堪称当时世界上已知的最大素数。他的的顽强毅力和解题技巧都令人赞叹不已;难怪法国大数学家拉普拉斯经常对他的学生说:“读读欧拉,他是我们每一个人的老师。”在“手算笔录年代”,人们历尽艰辛,一共只找到12个梅森素数。

梅森素数为什么这么重要?

即使是在“计算机时代”,每一个梅森素数的产生都艰辛无比,并且存在着十分激烈的竞争。例如,在1979年2月23日,当美国克雷研究公司的计算机专家戴维·史洛温斯基和哈利·纳尔逊宣布他们找到第26个梅森素数2^23209-1时,有人告诉他们:在两星期前美国加州的高中生兰登·诺尔就已经给出了同样结果。为此他们发愤忘食,又花了一个半月的时间,找到了第27个梅森素数2^44497-1。

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