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2009年4月,挪威计算机专家斯特林德莫通过参加一个名为“因特网梅森素数大搜索”(GIMPS)的国际合作项目,发现了第47个梅森素数,该素数为242643801-1,即“2的42 643 801次方减1”。它有12 837 064位数,如果用普通字号将这个巨数连续写下来,它的长度超过50千米!专家们认为,这一重大发现是数学研究和计算技术中最重要的成果之一。
梅森素数的由来
素数也叫质数,是只能被1和自身整除的数,如2,3,5,7等。公元前三百多年,古希腊数学家欧几里德用反证法证明了素数有无穷多个,并提出,了少量素数可写成2p-1(其中指数P为素数)的形式。此后许多数学家,包括数学大师费马、笛卡尔、莱布尼兹、哥德巴赫、欧拉、高斯等都研究过这种特殊形式的素数,而17世纪的法国著名数学家梅森是其中成果最为卓著的一位。
由于梅森学识渊博,才华横溢,并是法兰西科学院的奠基人,为了纪念他,数学界就把2p-1型的数称为“梅森数”,并以M。记之;如果M。为素数,则称之为“梅森素数”。两千三百多年来,人们呕心沥血,寻寻觅觅,仅发现了47个梅森素数。由于这种素数稀世珍奇,因此被人们誉为“数学珍宝”。梅森素数历来是数学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。
艰辛的探究历程
“看似平凡最崎岖,成如容易确艰辛”(王安石诗)。梅森素数的研究不仅需要高深的理论和纯熟的技巧,而且还需要进行艰巨的计算。1772年,有“数学英雄”美誉的欧拉在双目失明的情况下,靠心算证明了M31(即231-1=2147483647)是一个素数。它具有10位数字,堪称当时世界上已知的最大素数。欧拉的毅力和技巧都令人赞叹不已,难怪法国大数学家拉普拉斯向他的学生们说:“读读欧拉,他是我们每一个人的老师。”
梅森素数的探究不仅极富挑战性,而且对研究者来说有一种巨大的荣誉感。例如,1963年9月6日晚上8点,当第23个梅森素数M11213通过大型计算机被找到时,美国广播公司(ABC)中断了正常的节目播放,在第一时间发布了这一重要消息。发现这个素数的美国伊利诺伊大学数学系全体师生感到无比骄傲,为让全世界都羡慕其成就,以至把所有从系里寄出的信封上都印上了这个素数。
随着素数P值的增大,每一个梅森素数M。的产生都艰辛无比;而各国科学家及业余研究者们仍乐此不疲,激烈竞争。例如,在1979年2月23日,当美国克雷研究公司的计算机专家史洛温斯基宣布他找到第26个梅森素数M23209时,有人告诉他:在两星期前美国加州的高中生诺尔就已经给出了同样结果。为此他又花了一个半月的时间,使用Cray-1型计算机找到了新的梅森素数M44497。这件事成了当时不少报纸的头版新闻。后来,史洛温斯基又找到了6个梅森素数,他因此被人们称为“素数大王”。
由于梅森素数在正整数中的分布是时疏时密极不规则的,加上人们尚未知梅森素数是否有无穷个,因此研究梅森素数的重要性质——分布规律似乎比寻找新的梅森素数更为困难。中国数学家和语言学家周海中经过多年的研究,于1992年给出了梅森素数分布的精确表达式,从而揭示了梅森素数的重要规律,为人们探究这一素数提供了方便。后来,这一重大成果被国际上称为“周氏猜测”。
网格(Grid)这一崭新技术的出现使梅森素数的探寻如虎添翼。1996年初,美国数学家和程序设计师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数学家和数学爱好者免费使用。这就是著名的GIMPS项目。只要人们去GIMPS的主页下载那个免费程序,就可以立即参加GIMPS项目去搜索梅森素数。
13年来,人们通过GIMPS项目找到了13个梅森素数,其发现者来自美国、英国、法国、德国、加拿大和挪威。目前世界上已有170多个国家和地区超过18万人参加了这一项目,并动用了近40万台计算机联网来进行网格计算。该项目的计算能力已超过当今世界上任何一台最先进的超级矢量计算机的计算能力,运算速度超过每秒400万亿次。
为了激励人们寻找梅森素数,设在美国的电子新领域基金会(EFF)不久前向全世界宣布了为通过GIMPS项目来探寻梅森素数而设立的奖金。它规定向第一个找到超过1 000万位数的个人或机构颁发10万美元;后面的奖金依次为:超过1亿位数,15万美元;超过10亿位数,25万美元。其实,绝大多数研究者参与该项目并不是为了金钱,而是出于乐趣、荣誉感和探索精神。
2008年8月,美国计算机专家史密斯通过参加GIMPS项目发现了第46个梅森素数M43112609,该素数有12 978 189位,是目前已知的最大素数。他因此获得了EFF颁发的10万美元大奖。这一素数被美国《时代》周刊评为“2008年度50项最佳发明”之一。
梅森素数的意义
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。
由于探究梅森素数需要多种学科和技术的支持,所以许多科学家认为梅森素数的研究成果,在一定程度上反映了一个国家的科技水平。可以相信,梅森素数这颗数学珍宝正以其独特魅力,吸引着更多的有志者去探寻和研究。
梅森素数的由来
素数也叫质数,是只能被1和自身整除的数,如2,3,5,7等。公元前三百多年,古希腊数学家欧几里德用反证法证明了素数有无穷多个,并提出,了少量素数可写成2p-1(其中指数P为素数)的形式。此后许多数学家,包括数学大师费马、笛卡尔、莱布尼兹、哥德巴赫、欧拉、高斯等都研究过这种特殊形式的素数,而17世纪的法国著名数学家梅森是其中成果最为卓著的一位。
由于梅森学识渊博,才华横溢,并是法兰西科学院的奠基人,为了纪念他,数学界就把2p-1型的数称为“梅森数”,并以M。记之;如果M。为素数,则称之为“梅森素数”。两千三百多年来,人们呕心沥血,寻寻觅觅,仅发现了47个梅森素数。由于这种素数稀世珍奇,因此被人们誉为“数学珍宝”。梅森素数历来是数学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。
艰辛的探究历程
“看似平凡最崎岖,成如容易确艰辛”(王安石诗)。梅森素数的研究不仅需要高深的理论和纯熟的技巧,而且还需要进行艰巨的计算。1772年,有“数学英雄”美誉的欧拉在双目失明的情况下,靠心算证明了M31(即231-1=2147483647)是一个素数。它具有10位数字,堪称当时世界上已知的最大素数。欧拉的毅力和技巧都令人赞叹不已,难怪法国大数学家拉普拉斯向他的学生们说:“读读欧拉,他是我们每一个人的老师。”
梅森素数的探究不仅极富挑战性,而且对研究者来说有一种巨大的荣誉感。例如,1963年9月6日晚上8点,当第23个梅森素数M11213通过大型计算机被找到时,美国广播公司(ABC)中断了正常的节目播放,在第一时间发布了这一重要消息。发现这个素数的美国伊利诺伊大学数学系全体师生感到无比骄傲,为让全世界都羡慕其成就,以至把所有从系里寄出的信封上都印上了这个素数。
随着素数P值的增大,每一个梅森素数M。的产生都艰辛无比;而各国科学家及业余研究者们仍乐此不疲,激烈竞争。例如,在1979年2月23日,当美国克雷研究公司的计算机专家史洛温斯基宣布他找到第26个梅森素数M23209时,有人告诉他:在两星期前美国加州的高中生诺尔就已经给出了同样结果。为此他又花了一个半月的时间,使用Cray-1型计算机找到了新的梅森素数M44497。这件事成了当时不少报纸的头版新闻。后来,史洛温斯基又找到了6个梅森素数,他因此被人们称为“素数大王”。
由于梅森素数在正整数中的分布是时疏时密极不规则的,加上人们尚未知梅森素数是否有无穷个,因此研究梅森素数的重要性质——分布规律似乎比寻找新的梅森素数更为困难。中国数学家和语言学家周海中经过多年的研究,于1992年给出了梅森素数分布的精确表达式,从而揭示了梅森素数的重要规律,为人们探究这一素数提供了方便。后来,这一重大成果被国际上称为“周氏猜测”。
网格(Grid)这一崭新技术的出现使梅森素数的探寻如虎添翼。1996年初,美国数学家和程序设计师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数学家和数学爱好者免费使用。这就是著名的GIMPS项目。只要人们去GIMPS的主页下载那个免费程序,就可以立即参加GIMPS项目去搜索梅森素数。
13年来,人们通过GIMPS项目找到了13个梅森素数,其发现者来自美国、英国、法国、德国、加拿大和挪威。目前世界上已有170多个国家和地区超过18万人参加了这一项目,并动用了近40万台计算机联网来进行网格计算。该项目的计算能力已超过当今世界上任何一台最先进的超级矢量计算机的计算能力,运算速度超过每秒400万亿次。
为了激励人们寻找梅森素数,设在美国的电子新领域基金会(EFF)不久前向全世界宣布了为通过GIMPS项目来探寻梅森素数而设立的奖金。它规定向第一个找到超过1 000万位数的个人或机构颁发10万美元;后面的奖金依次为:超过1亿位数,15万美元;超过10亿位数,25万美元。其实,绝大多数研究者参与该项目并不是为了金钱,而是出于乐趣、荣誉感和探索精神。
2008年8月,美国计算机专家史密斯通过参加GIMPS项目发现了第46个梅森素数M43112609,该素数有12 978 189位,是目前已知的最大素数。他因此获得了EFF颁发的10万美元大奖。这一素数被美国《时代》周刊评为“2008年度50项最佳发明”之一。
梅森素数的意义
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。
由于探究梅森素数需要多种学科和技术的支持,所以许多科学家认为梅森素数的研究成果,在一定程度上反映了一个国家的科技水平。可以相信,梅森素数这颗数学珍宝正以其独特魅力,吸引着更多的有志者去探寻和研究。