骑猪兜风

这个能写65公里长的数有什么意义

骑猪兜风 2016-02-04 11:13:20    201022 次浏览

这个能写65公里长的数有什么意义

“梅森数”是能写成“2 的p次方减1”形式,且p是素数的数

  就在 2016 年的第一个星期,美国密苏里中央大学数学家柯蒂斯·库珀发现了第 49 个“梅森素数”。

  它是迄今为止最大的素数——“2 的 74207281 次方减1”,有 2200 多万位,如果用普通字号打印出来,长度将超过 65 公里。

  素数指除了自身和1,没有别的因数的数。比如1、3、13 等。

  “梅森数”是能写成“2 的p次方减1”形式,且p是素数的数。如果梅森数恰好是一个素数,则是“梅森素数”。

  从 17 世纪法国数学家马林·梅森提出这个概念以来,人类在 400 年里只发现了 49 个梅森素数。随着数值的变大,需要高深理论预测,或海量计算能力“硬算”。

  最新加入的 49 号成员,比 3 年前同样由库珀发现的“老 48”多了 500 多万位。

  “这有啥用?”有人不理解这场数学家的寻宝游戏。

  别说这还真有用!这些看似枯燥乏味的探索一直促进着人类尖端计算能力的发展。

  在手算时代,人类一共只发现了 12 个梅森素数。而 1952 年,美国数学家拉斐尔·鲁宾逊使用大型计算机搜索。短短几小时,就找到了 5 个梅森素数。

  对这个“家族”的好奇还造就了世界上第一个基于互联网的分布式计算项目——“互联网梅森素数大搜索”计划。

  1995 年,程序设计师乔治·沃特曼编制了一个梅森素数寻找程序,把它放在网页上供数学爱好者免费使用,利用众多计算机的盈余计算能力合力搜索。这种思路和之后的“挖比特币”“分享经济”异曲同工。

  目前,已有 192 个国家的 60 多万人使用 120 多万核 CPU 参与了互联网梅森素数大搜索。库珀的最新发现也基于这个搜索计划。

  一边号召“大家一起找素数”,乔治·沃特曼一边编写了考验 CPU 承受能力、可用来检测漏洞的程序。

  上世纪 90 年代,克雷公司、苹果公司、英特尔公司就利用梅森素数来测试计算机的功能。

  最近,德国一哥们儿就通过“寻找梅森素数”发现了英特尔处理器可能引发系统崩溃的漏洞,并得到这家大公司的认同。

  虽然素数的概念极为简单,但却有异乎寻常的重要性和复杂性。其英文为 Prime Number,直译是“首要的、基本的数”。数学家认为素数是最重要的数,因为所有别的数都可以由若干个素数相乘而得,它是数学中的原子。

  这些“原子”的分布和性质十分复杂,最负盛名的谜团“孪生素数猜想”“哥德巴赫猜想”“黎曼素数猜想”等都与之相关。

  中国数学家陈景润,就是因其在“孪生素数猜想”和“哥德巴赫猜想”上的卓越贡献而被人铭记。

  孪生素数是只差为 2 的一对素数,比如 1 和3,17 和 19,“猜想”的内容是“存在无穷多对孪生素数”;而“哥德巴赫猜想”则是“任何一个偶数可以表达成两个质数的和”。

  对挑战人类思维的无畏者来说,大型计算机并不是必须的。在上世纪 60 年代中国的特殊环境中,陈景润的工具只有笔和厚厚的稿纸。

  18 世纪,第一个从哥德巴赫手中接过难题的欧拉也是这样一个被数学折磨、又为之奉献一生的人。28 岁不到,他因一场持续 3 天的演算,坏了一只眼。生命最后的 17 年,他完全失明,在黑暗中用惊人的想象力,构造了预测月相变化的粗略的“三体问题”算法。但到死,他也没能给哥德巴赫一个答案。

  这些谜团的意义,也许就像登山者会说的,因为山在那里。

  此外,一些现在看来颇为玄妙、深奥的数学理论,可能在自然界中对应着某种事物,有潜在应用性,只是我们还不知道。

  毕达哥拉斯曾发现琴弦和声与弦长之间的数学关系。在那之前,调音师还只凭直觉和经验;随后,西方音乐在十二平均律的基础上,发展出了动听的“和弦”。

  在探究“黎曼素数猜想”时,数学家希尔伯特和波利亚对上了物理体系中的能级。

  人们很早就知道圆周率“π”,但鲜少有人知道,地球上所有河流的长度都大致等于从起点到终点直线距离的π倍。人们统计过的河流越多,平均值就越接近π。

  数学和数学之谜的吸引人之处,也许正在于它看起来“无用”,才不会被“有用”限制。

  就在 2015 年 3 月 14 日,纽约时报发表了一篇介绍π的文章(3.1415 为π的开端),题目就是《不要指望数学有意义》。

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