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兩個(gè)素?cái)?shù)打贏的戰(zhàn)爭

來源:科學(xué)松鼠會(huì) 文章作者:安婆婆 2009-07-03 10:28:05

智能內(nèi)容

  寧小寶上課又遲到了。歷史老師正在回顧地球人和天煞星人因?yàn)閾寠Z小行星資源引發(fā)的那場戰(zhàn)爭。這個(gè)本想溜進(jìn)來的倒霉蛋剛好被逮到:“寧小寶,你能不能告訴大家,這場戰(zhàn)爭的導(dǎo)火索是什么?”小寶當(dāng)場就凝固在那里了,額頭上一滴汗。老師的眼睛掃向全班,所有的頭都埋得更低了。老師嘆了口氣,恢復(fù)了機(jī)械的語調(diào):“銀歷339年,天煞星人違反公約,搶先向蝎虎座ADS 16402 B的小行星帶進(jìn)行挖掘,地球人為了維護(hù)星際公平正義,決定對(duì)其進(jìn)行武裝打擊……”這單調(diào)的語聲就是小寶耳中可以自動(dòng)過濾的背景音樂,他只顧著啟動(dòng)座位上的電腦屏幕,悄悄地迅速翻過防火墻,查看他訂閱的游戲新聞。

  “快訊:‘小行星哀歌’的制作公司樂得迷于今日在全球范圍發(fā)行歷史手冊,給玩家提供更有策略的通關(guān)技巧。點(diǎn)擊查看詳情。”點(diǎn)進(jìn)去,有樣書章節(jié)預(yù)覽。“銀歷339年,天煞星人和地球人之間爆發(fā)了一場激烈的戰(zhàn)爭。”小寶心頭一跳,原來‘哀歌’的游戲背景是這個(gè)啊。老師正在調(diào)試他的星空投影儀,尋找戰(zhàn)略地圖。小寶繼續(xù)拉下滾動(dòng)條:“星際公約中規(guī)定,蝎虎座ADS 16402 B區(qū)域的小行星屬于公共資源,于銀歷338年由天煞星和地球共同出資買下。然而雙方在后續(xù)的分配中未能達(dá)成協(xié)議,地球在小行星帶的巡航機(jī)器人搗毀了天煞星的挖掘機(jī),引發(fā)了雙方機(jī)器人的激烈對(duì)抗。”

  “寧小寶!”老師的吼聲嚇了他一跳。“又是你動(dòng)了我的星空儀,對(duì)不對(duì)!上來給我弄好!”下面有人在竊笑,歷史老師束手無策的樣子讓小寶很得意,邊往講臺(tái)走邊回頭做著鬼臉。系統(tǒng)的密碼被破解然后改掉了,老師沒法登陸進(jìn)去。

  很快,藍(lán)色的激光亮了起來,一幅星空圖籠罩了整個(gè)教室。幾個(gè)桔黃色箭頭指的地方,就是無數(shù)機(jī)器人當(dāng)年的葬身之地。“戰(zhàn)斗異常慘烈,每天都有無數(shù)的零件飛入虛空成為星際的塵埃。雙方的遠(yuǎn)星系巡航機(jī)器人都在銳減,雙方的高層們也意識(shí)到這對(duì)本星球的防御體系是很不利的損失,因?yàn)樾枰芏嗟厍蚰瓴拍軐⑿碌臋C(jī)器人補(bǔ)充到那么遙遠(yuǎn)的地方去。于是戰(zhàn)爭在兩個(gè)地球天之后停止了。”“啊?”全班異口同聲。小寶很不解:“不打了,爭端怎么解決呢?”老師拍了拍他的腦袋:“談判啊。好了你回座位去吧。”

  “兩個(gè)星球爭論的焦點(diǎn)集中在其中一顆比較大的小行星,勒格-B上,因?yàn)樗胸S富的硅。大家知道,在后信息時(shí)代,硅是銀河系中需求量最大的元素之一。地球和天煞星都同意,如果一方得到勒格-B,另一方就得出讓十顆含硒的小行星。可是,雙方都不肯輕易放棄這顆‘硅星’,談判陷入了僵局。”

  “那就抽簽吧!”有同學(xué)惡作劇地喊道。

  懸案

  “阿毛,這其實(shí)是個(gè)好主意。”沒想到歷史老師馬上首肯了這個(gè)建議。“后來兩個(gè)星球都同意拋硬幣來解決。”

  全班同學(xué)的臉上都寫滿了驚訝的表情。拋硬幣?這怎么可能呢?地球人都知道,這是一項(xiàng)需要面對(duì)面進(jìn)行的活動(dòng)。一個(gè)人挑正反面,一個(gè)人拋,兩個(gè)人都看到結(jié)果是什么才行?墒瞧駷橹,銀河系內(nèi)的高級(jí)生命還沒有互相見過面呢。沒有哪一族可以把活體發(fā)送到300光年以外的地方去,所有的遠(yuǎn)程探索都是通過機(jī)器人和量子通訊來實(shí)現(xiàn)的。銀河系里充斥著各種流言,說這些高級(jí)智慧之間互相發(fā)送的量子名片上,種族的頭像都是PS過的。既然連這個(gè)都沒法求證,更沒法抽簽了啊。小寶的腦中浮現(xiàn)出一幅景象—— 天煞來信:地球人,你們選什么?地球回信:選正面。天煞回復(fù):錯(cuò)了,反面朝上,你們輸啦!——“哈哈哈哈哈!”小寶忍不住大笑起來:“老師,這太荒謬?yán)玻?rdquo;

  歷史老師的定力可不是一天煉成的,他關(guān)上星空儀,打開幻燈片:“當(dāng)然這不是很容易的事情。兩星球首腦首先決定讓小行星帶的機(jī)器人會(huì)面,用四處漂浮的殘片打造了一個(gè)硬幣來拋。結(jié)果地球新聞發(fā)布了你們歷史書里的這張圖片,我們贏了?墒,天煞星一口咬定他們看見的是‘天煞勝’,譴責(zé)地球在耍賴。雙方仍舊爭執(zhí)不下,至于那個(gè)遙遠(yuǎn)的硬幣到底哪一面朝上,已經(jīng)成了歷史的謎團(tuán)。”

  “那么,我們需要一個(gè)第三方的見證人。”小寶認(rèn)真地說道。

  “對(duì)的,所以星際聯(lián)盟調(diào)用了附近的維和機(jī)器人趕去觀看,并把信號(hào)發(fā)回星際總部。”

  “誰贏了?”全班再次激動(dòng)了。

  “不知道。”歷史老師聳聳肩。“信號(hào)在發(fā)送的途中遭受有預(yù)謀的干擾,無法識(shí)別。到底干擾波來自地球還是天煞星,這又是一個(gè)歷史謎團(tuán)?傊,聯(lián)盟也無法判斷硬幣是哪一面朝上。”

  “啊……”一片惋惜之聲。

  “真相就這么難以看見嗎?!”小寶憤憤地一捶桌子。

  “同學(xué)們,今天的課程就到這里。天煞星和地球是如何解決爭端的,是這次的家庭作業(yè)。請你們回去好好查資料,把你得到的史實(shí)寫成一個(gè)小報(bào)告,說說你對(duì)這一事件的看法。記得按時(shí)交。下周見。”

  啟示

  小寶回到家就把這事忘得一干二凈。周六游泳回來,他打開“小行星哀歌”,決定把很久都沒通的那關(guān)再試一遍。轉(zhuǎn)眼間,星塵激揚(yáng),碎片橫飛,他的地球戰(zhàn)隊(duì)損失慘重。系統(tǒng)彈出了熟悉的對(duì)話框:“天煞請求談判,是否接受?請注意地球防線也已告急!”若是往日,小寶肯定毫不猶豫地選擇“否”。他的原則一向是永不妥協(xié)死光為止的?墒沁@次,他想起了歷史課,一下子恍然大悟:哦,原來談判才是通關(guān)的關(guān)鍵啊。

  突然他記起了老師布置的作業(yè)——不管,先通關(guān)要緊。游戲的界面中出現(xiàn)了一個(gè)遠(yuǎn)程會(huì)議室,房間前面赫然掛著一個(gè)大屏幕,顯示著天煞星首腦發(fā)來的談判訊息。“地球人,你們準(zhǔn)備好了嗎?現(xiàn)在發(fā)送數(shù)字:n=2836921和c=2539740。我們在1到n之間選擇了一個(gè)數(shù)m,m的立方除以n的余數(shù)是c。請猜測m是奇數(shù)還是偶數(shù)。”天,數(shù)學(xué)!小寶最討厭的就是數(shù)學(xué),他從來就沒算清過買游戲時(shí)找的零錢夠不夠。奇數(shù)吧奇數(shù)吧,他咬牙選中奇數(shù)的按鈕。“現(xiàn)在發(fā)送數(shù)字:m = 1692704,請核對(duì)m的立方除以n的余數(shù)是否正確。”小寶用電腦的計(jì)算器算了一下,果然。只好點(diǎn)正確。那么m是偶數(shù),他猜錯(cuò)了。“n是下面這兩個(gè)素?cái)?shù)的乘積,請核對(duì)是否正確。”小寶把屏幕上顯示的兩個(gè)數(shù)字輸入計(jì)算器,乘積確實(shí)是n,只好又點(diǎn)正確。“恭喜你們,地球人!勒格-B現(xiàn)在是我們的啦!祝你們和十顆含硒小行星玩得愉快!再見~!”小寶眼前一黑,屏幕上出現(xiàn)了大大的“Game Over”。

  什么嘛!欺負(fù)我數(shù)學(xué)不好!樂得迷真是個(gè)破公司!找個(gè)數(shù)學(xué)家來算一下就完了嘛,歷史上怎么會(huì)拿這個(gè)來談判?話說這個(gè)神秘的拋硬幣事件到底是怎么回事?小寶從來沒有對(duì)歷史課的作業(yè)如此火燒眉毛。他氣急敗壞地騎上自行車,往學(xué)校的資料館飛馳而去。

  真相

  歷史部在“銀歷339年”的條目下面有8847963條數(shù)據(jù)。繼續(xù)縮小范圍,關(guān)于“談判”有700條數(shù)據(jù)。他腎上腺素的分泌加快了,一目十行地掃視,忽然一個(gè)條目映入眼簾:“利用密碼學(xué)拋硬幣促成了最終協(xié)議的簽署”。密碼學(xué)?

  “密碼的原理就是把真實(shí)信息通過幾個(gè)轉(zhuǎn)換步驟,變成另外一副相貌,讓其它人無法通過外表來猜到隱藏的真相。由地球人在地球歷20世紀(jì)首創(chuàng)的密碼學(xué),更是為銀河系的安全作出了杰出貢獻(xiàn)。他們甚至連轉(zhuǎn)換的步驟都一并告訴你,你也無法猜到原始信息是什么。就像在天地二星談判桌上發(fā)生的一樣:地球人知道編碼的結(jié)果n和c,并且知道用于編碼的公式:m的立方除以n余數(shù)為c。但他們無法推出m是奇數(shù)還是偶數(shù),除非能把n分解素因數(shù)?墒牵琻被設(shè)計(jì)成兩個(gè)素?cái)?shù)的乘積,要知道當(dāng)兩個(gè)素?cái)?shù)都很大的時(shí)候,分解n是十分困難的。比如,當(dāng)兩個(gè)素?cái)?shù)都超過77位數(shù)時(shí),銀河系里最先進(jìn)的計(jì)算機(jī),使用目前最先進(jìn)的算法,也得花上宇宙年齡的幾百分之一吧。何況此次談判中使用的素?cái)?shù)有154位,到那時(shí),小行星帶說不定都消失了……”小寶倒吸一口涼氣,看來樂得迷公司還是很尊重史實(shí)的,只不過替換成了幾個(gè)小數(shù)字而已。原來不是我數(shù)學(xué)不好的問題呀,這玩意兒只能靠猜……那么猜對(duì)猜錯(cuò)都是一半的幾率咯?哦!他高興地叫起來,我明白了!怪不得叫做拋硬幣,兩者是一樣的原理。只不過天煞星人拋的是一個(gè)數(shù)字m,正反面變成了奇偶數(shù)而已!那……地球人到底猜對(duì)了沒。克炔患按赝麻喿x。

  “地球人在這場硬幣戰(zhàn)爭中脆敗,他們猜錯(cuò)了。天煞星人發(fā)回的m值和兩個(gè)素?cái)?shù)經(jīng)過驗(yàn)證準(zhǔn)確無誤,地球人接受了談判結(jié)果,帶走了10顆硒星。這未嘗不是一個(gè)皆大歡喜的結(jié)局。地球人的失敗說明他們無法解碼自己發(fā)明的編碼方式,意味著他們的密碼學(xué)是何等強(qiáng)大!這場小規(guī)模戰(zhàn)爭給星際空間增添了一些垃圾,然而整個(gè)銀河系都從中受益。各星球紛紛起而效仿地球人的網(wǎng)絡(luò)安全辦法,學(xué)習(xí)他們給信息加密的方式。我們今天的和平有相當(dāng)?shù)墓谝獨(dú)w于他們祖先的智慧。而天煞星的IT產(chǎn)業(yè)也在勒格-B的基礎(chǔ)上蓬勃發(fā)展起來,成為了今日銀河系的領(lǐng)頭羊。”

  回到家,小寶興奮地在歷史作業(yè)中寫道:“老師,您該換一個(gè)密碼了……”

  延伸閱讀

  這篇小說的靈感來自于一個(gè)真實(shí)的事件:1998年,網(wǎng)絡(luò)安全專家Marc Joye和Sung-Ming Yen共同完成了一篇學(xué)術(shù)文章,準(zhǔn)備在國際會(huì)議上作報(bào)告。但是該由誰來演講呢?當(dāng)然是拋硬幣決定最公平?伤麄兎謩e住在世界的兩個(gè)角落,沒辦法碰面。于是這倆密碼學(xué)專家想出用電子郵件來拋硬幣的辦法,結(jié)果Sung-Ming Yen輸了,只好去做報(bào)告。

  Yen把這件事寫在自己的網(wǎng)頁上,十年后被我無意中看到了。這么精彩的東東怎么能忍得住讓它繼續(xù)埋沒在數(shù)字大海中呢?于是我決定四處八卦。這里是他的原文:

  http://www.csie.ncu.edu.tw/~yensm/funny/coinflip.html

  實(shí)際上,這個(gè)簡單的例子可以做出讓人眼花繚亂的延伸,其后的思想也可以回溯到費(fèi)馬的定理。Yen在文末提出的幾個(gè)“小”問題,有同學(xué)想挑戰(zhàn)一下嗎?小說里對(duì)‘小行星哀歌’中給出的n的兩個(gè)素因數(shù)語焉不詳,你有興趣算算是哪倆數(shù)么?

 

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