挪威计算机专家Ode Strind Mo最近通过参与一个名为“互联网梅森素数搜索”(GIMPS)的国际合作项目,发现了第47个梅森素数。质数是“2到42643801减1”。它有12837064位数字。如果你用正常的字体大小连续写下这个巨大的数字,它的长度将超过50公里!

梅森素数的诱惑

质数是数字(如2、3、5、7等。)只能被1整除,并且其本身是大于1的整数。素数有无限多种。以“2的2次方减1”形式出现的素数(其中指数P为素数)被称为梅森素数,以17世纪法国数学家梅森命名。梅森素数是数论研究的重要内容,也是当今科学探索的热点和难点之一。

早在公元前4世纪,古希腊数学大师欧几里德就率先寻找“2的p减1次方”类型的素数。他在《几何原本》中讨论完全数时研究了这个特殊的素数。因为梅森素数有许多独特的性质和无穷的魅力,它吸引了许多数学家和无数业余数学家几千年来研究和探索它。2300多年来,只发现了47个梅森素数。因为这种质数罕见而迷人,所以被誉为“数学的瑰宝”。

对梅森素数的研究极其困难。这不仅需要深刻的理论和熟练的技术,还需要艰苦的计算。1772年,被称为“数学英雄”的欧拉以惊人的毅力和心算证明了“2的31次方减1”是第8个梅森素数,有10个素数。

尤其值得一提的是,经过多年的研究,中国数学家、语言学家周海中于1992年首次给出了梅森素数分布的精确表达式,为人们探索梅森素数提供了方便。后来这一重要成就被国际上称为“周的猜想”。

网格技术有所帮助

网格这一全新技术的出现极大地促进了梅森素数的探索。1996年初,美国数学家和程序员沃特曼编译了一个梅森素数计算程序,并将其放在了数学家和业余数学家免费使用的网页上。这是著名的GIMPS项目。该项目采用网格计算方法,利用大量普通计算机的空闲时间获得相当于超级计算机的计算能力。

为了鼓励人们寻找梅森素数,促进网格技术的发展,美国电子新领域基金会(EFF)于1999年3月向世界宣布设立奖金,通过GIMPS项目寻找新的更大的梅森素数。它规定向第一个发现超过1000万位数的个人或机构奖励10万美元。

去年八月,美国人史密斯发现了第46个梅森素数“2的43112609次方减1”,有12978189个素数。这是迄今已知的最大素数。他获得了EFF颁发的10万美元奖金。去年年底,它被《时代》杂志评为“年度50项最佳发明”之一。

在过去的13年里,人们通过GIMPS项目发现了13个梅森素数。发现者来自美国、英国、法国、德国、加拿大和挪威。来自世界170多个国家和地区的近18万人参加了这个项目,37万多台计算机已经联网用于网格计算。这个项目的计算能力已经超过了当今世界上任何最先进的超级矢量计算机,计算速度超过每秒400万亿次。

梅森素数的意义

梅森素数在当代具有丰富的理论意义和实践价值。这是找到最大已知素数的最有效方法。它的探索促进了数论、数学皇后的研究,计算技术、编程技术、网格技术和密码技术的发展,以及快速傅立叶变换的应用。

梅森素数的研究需要各种学科和技术的支持,所以许多科学家认为其研究成果在一定程度上反映了一个国家的科技水平。英国顶尖科学家索托甚至认为这是人类数学智能发展的标志,也是科学发展的里程碑。