法國數(shù)學(xué)家梅森的名字被用來稱呼這一類素?cái)?shù)。
中國日?qǐng)?bào)網(wǎng)環(huán)球在線消息:挪威計(jì)算機(jī)專家奧德·斯特林德莫通過參加一個(gè)名為“因特網(wǎng)梅森素?cái)?shù)大搜索”(GIMPS)的國際合作項(xiàng)目,最近發(fā)現(xiàn)了第47個(gè)梅森素?cái)?shù),該素?cái)?shù)為“2的42643801次方減1”。它有12837064位數(shù),如果用普通字號(hào)將這個(gè)巨數(shù)連續(xù)寫下來,它的長(zhǎng)度超過50千米!
梅森素?cái)?shù)的誘惑
素?cái)?shù)是在大于1的整數(shù)中只能被1和其自身整除的數(shù)(如2、3、5、7等等),素?cái)?shù)有無窮多個(gè)。而形如“2的P次方減1”(其中指數(shù)P為素?cái)?shù))的素?cái)?shù)稱為梅森素?cái)?shù),以17世紀(jì)法國數(shù)學(xué)家梅森的名字命名。梅森素?cái)?shù)是數(shù)論研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容,也是當(dāng)今科學(xué)探索的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。
早在公元前4世紀(jì),古希臘數(shù)學(xué)大師歐幾里得就開創(chuàng)了探尋“2的P次方減1”型素?cái)?shù)的先河。他在《幾何原本》中論述完全數(shù)時(shí)就曾研究過這種特殊的素?cái)?shù)。由于梅森素?cái)?shù)有許多獨(dú)特的性質(zhì)和無窮的魅力,千百年來一直吸引著眾多的數(shù)學(xué)家和無數(shù)的業(yè)余數(shù)學(xué)愛好者對(duì)它進(jìn)行研究和探尋。2300多年來,人類僅發(fā)現(xiàn)47個(gè)梅森素?cái)?shù)。由于這種素?cái)?shù)珍奇而迷人,因此被人們譽(yù)為“數(shù)學(xué)珍寶”。
梅森素?cái)?shù)的研究難度極大;它不僅需要高深的理論和純熟的技巧,而且需要進(jìn)行艱巨的計(jì)算。1772年,被譽(yù)為“數(shù)學(xué)英雄”的歐拉在雙目失明的情況下,以驚人的毅力靠心算證明了“2的31次方減1”是第8個(gè)梅森素?cái)?shù),該素?cái)?shù)有10位。
特別值得一提的是,中國數(shù)學(xué)家和語言學(xué)家周海中經(jīng)過多年的研究,于1992年首先給出了梅森素?cái)?shù)分布的精確表達(dá)式,為人們探究梅森素?cái)?shù)提供了方便;后來這一重要成果被國際上命名為“周氏猜測(cè)”。
網(wǎng)格技術(shù)來助力
網(wǎng)格(Grid)這一嶄新技術(shù)的出現(xiàn)使梅森素?cái)?shù)的探究如虎添翼。1996年初美國數(shù)學(xué)家及程序設(shè)計(jì)師沃特曼編制了一個(gè)梅森素?cái)?shù)計(jì)算程序,并把它放在網(wǎng)頁上供數(shù)學(xué)家和業(yè)余數(shù)學(xué)愛好者免費(fèi)使用;這就是著名的GIMPS項(xiàng)目。該項(xiàng)目采取網(wǎng)格計(jì)算方式,利用大量普通計(jì)算機(jī)的閑置時(shí)間來獲得相當(dāng)于超級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力。
為了激勵(lì)人們尋找梅森素?cái)?shù)和促進(jìn)網(wǎng)格技術(shù)發(fā)展,設(shè)在美國的電子新領(lǐng)域基金會(huì)(EFF)于1999年3月向全世界宣布了為通過GIMPS項(xiàng)目來尋找新的更大的梅森素?cái)?shù)而設(shè)立的獎(jiǎng)金。它規(guī)定向第一個(gè)找到超過1000萬位數(shù)的個(gè)人或機(jī)構(gòu)頒發(fā)10萬美元。
去年8月,美國人史密斯發(fā)現(xiàn)了第46個(gè)梅森素?cái)?shù)“2的43112609次方減1”,該素?cái)?shù)有12978189位。它是目前已知的最大素?cái)?shù)。他獲得了EFF頒發(fā)的10萬美元大獎(jiǎng)。去年底,它被《時(shí)代》周刊評(píng)為“年度50項(xiàng)最佳發(fā)明”之一。
13年來,人們通過GIMPS項(xiàng)目找到了13個(gè)梅森素?cái)?shù),其發(fā)現(xiàn)者來自美國、英國、法國、德國、加拿大和挪威。世界上已有170多個(gè)國家和地區(qū)近18萬人參加了這一項(xiàng)目,并動(dòng)用了37萬多臺(tái)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)來進(jìn)行網(wǎng)格計(jì)算。該項(xiàng)目的計(jì)算能力已超過當(dāng)今世界上任何一臺(tái)最先進(jìn)的超級(jí)矢量計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力,運(yùn)算速度超過每秒400萬億次。
梅森素?cái)?shù)的意義
梅森素?cái)?shù)在當(dāng)代具有十分豐富的理論意義和實(shí)用價(jià)值。它是發(fā)現(xiàn)已知最大素?cái)?shù)的最有效途徑;它的探究推動(dòng)了數(shù)學(xué)皇后———數(shù)論的研究,促進(jìn)了計(jì)算技術(shù)、程序設(shè)計(jì)技術(shù)、網(wǎng)格技術(shù)和密碼技術(shù)的發(fā)展以及快速傅立葉變換的應(yīng)用。
梅森素?cái)?shù)的探究需要多種學(xué)科和技術(shù)的支持,所以許多科學(xué)家認(rèn)為:它的研究成果,一定程度上反映了一國的科技水平。英國頂尖科學(xué)家索托伊甚至認(rèn)為它是人類智力發(fā)展在數(shù)學(xué)上的一種標(biāo)志,也是科學(xué)發(fā)展的里程碑。(廣東信息技術(shù)研究者陳琦 美國數(shù)論專家 章平)
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