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奇怪的課堂——梅森數(shù)

來源:網(wǎng)絡(luò) 2009-07-14 09:44:33

  1903年,在美國紐約的一個學術(shù)報告會上,數(shù)學家科爾表演了一個小插曲:他走上講臺,拿起粉筆,一言不發(fā),在黑板上做長長的計算。

  算呀算呀,算出一個結(jié)果:

  267-1=147 573 952 589 676 412 927。

  然后又算呀算呀,又算出一個結(jié)果:

  193 707 721×761 838 257 287

  =147 573 952 589 676 412 927。

  兩次計算的結(jié)果完全相同,聽眾席上掌聲雷動。

  臺上的人不作任何解釋,臺下的人不提任何問題,卻能完全互相了解,共享成功的喜悅。他們是打的什么啞謎?究竟是怎么一回事呢?

  原來,科爾是在報告他自己關(guān)于質(zhì)數(shù)研究的一個好結(jié)果。他的計算表明,267-1不是質(zhì)數(shù),因為它可以分解成兩個大于1的自然數(shù)的乘積。

  不是質(zhì)數(shù)的自然數(shù)太多太多,大部分自然數(shù)都是合數(shù)。為什么證明了267-1不是質(zhì)數(shù)就要鼓掌呢?

  這是因為267-1屬于一類著名的數(shù),叫做“梅森數(shù)”。梅森(Mersenne,1588~1648年)是法國數(shù)學家,他研究過形如2p-1的數(shù),其中p是質(zhì)數(shù),后來人們稱這類數(shù)為梅森數(shù)。梅森證明了,當p=2,3,5,7,13,17,19,31時,對應(yīng)的8個梅森數(shù)都是質(zhì)數(shù)。由此猜想,在梅森數(shù)中出現(xiàn)質(zhì)數(shù)的機會可能比較多。人們要尋找更大的新質(zhì)數(shù),往往就到梅森數(shù)里去淘金。在1903年科爾報告之前,當時的數(shù)學家們還指望267-1可能被確定是一個大的質(zhì)數(shù)。科爾通過板演,告訴他的同行們,267-1不是質(zhì)數(shù),是一個有21位的合數(shù),不必再為它耗費時間做大量計算了?茽栠具體求出這個大合數(shù)的兩個質(zhì)因數(shù),其中一個是9位數(shù),另一個是12位數(shù)。當時還沒有電子計算器,更沒有電子計算機,要靠手算得出這樣的結(jié)果,非常不容易。這一進展當然會贏來熱烈鼓掌。

  科爾為了得到他所報告的結(jié)果,用去了三年中所有星期天的時間。

  現(xiàn)在電了計算機已經(jīng)普及,計算起來就方便得多了。在一臺486微機上,利用數(shù)學軟件,計算267-1只需要不到1秒鐘的時間;再把所得的21位數(shù)分解成質(zhì)因數(shù)的乘積,也不過花費35秒左右。

  利用電子計算機可以方便地判斷一個不太大的整數(shù)是質(zhì)數(shù)還是合數(shù)。

  現(xiàn)在尋找人們暫時還不知道的更大的新質(zhì)數(shù),也都利用電子計算機,不過因為計算量太大太大,需要設(shè)計一套特殊方法。

  如果一個梅森數(shù)是質(zhì)數(shù),就叫做梅森質(zhì)數(shù)。通常打破大質(zhì)數(shù)紀錄的都是梅森數(shù)。

  1985年發(fā)現(xiàn)的大質(zhì)數(shù)是第30個梅森質(zhì)數(shù),有65050位數(shù)字。這個紀錄在7年后被刷新,1992年發(fā)現(xiàn)了第31個梅森質(zhì)數(shù),有227832位數(shù)字。

  1994年發(fā)現(xiàn)了第32個梅森質(zhì)數(shù),有258716位數(shù)字。

  1996年發(fā)現(xiàn)了第33個梅森質(zhì)數(shù),有378632位數(shù)字,它是21257787-1。

  梅森數(shù)除去對尋找大質(zhì)數(shù)有特殊貢獻而外,在編碼中也有實際應(yīng)用。

 

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