【閑話今史】德國數(shù)學愛好者馬丁諾瓦克發(fā)現(xiàn)第42個梅森素數(shù)

2005年2月18日,德國數(shù)學愛好者馬丁諾瓦克發(fā)現(xiàn)第42個梅森素數(shù)冲泥。

馬丁諾瓦克是德國一名眼科醫(yī)生驹碍,他利用主頻為2.4GHz的個人電腦運行梅森素數(shù)計算程序,經過50多天的持續(xù)運算終于在2月18日得到了這個7816230位的已知最大素數(shù)凡恍。它比此前發(fā)現(xiàn)的最大素數(shù)多50萬位志秃。5天之后,一名法國專家獨立驗證了這一結果嚼酝。這個新發(fā)現(xiàn)的素數(shù)是梅森素數(shù)家族的第42位成員浮还,它也是目前已知最大的素數(shù)。

諾瓦克6年前從報紙上了解到有數(shù)萬臺電腦參加的互聯(lián)網梅森素數(shù)大搜索(GIMPS)活動闽巩,并于1999年開始參與這一尋找最大素數(shù)的活動钧舌。

梅森素數(shù)

素數(shù)是在大于1的整數(shù)中只能被1和其自身整除的數(shù)担汤。梅森數(shù)是指形如

的一類數(shù),其中指數(shù)p是素數(shù)洼冻,常記為Mp 崭歧。 如果梅森數(shù)是素數(shù),就稱為梅森素數(shù)撞牢。

2300年前率碾,古希臘數(shù)學家歐幾里德就已證明素數(shù)有無窮多個,并提出一些素數(shù)可寫成2^P-1(其中指數(shù)P也是素數(shù))的形式屋彪。是否存在無窮多個梅森素數(shù)是數(shù)論中未解決的著名難題之一所宰。目前僅發(fā)現(xiàn)48個梅森素數(shù),最大的是

撼班,它有17425170位數(shù)歧匈。

17世紀的法國數(shù)學家、法蘭西科學院的奠基人馬林梅森(Marin Mersenne)對

型的素數(shù)做過較為系統(tǒng)且深入的探究砰嘁。為了紀念他件炉,數(shù)學界就將這種素數(shù)稱為梅森素數(shù)。迄今為止矮湘,人類僅發(fā)現(xiàn)48個梅森素數(shù)斟冕。這種素數(shù)稀奇而迷人,故被人們稱為數(shù)海明珠缅阳。

1772年磕蛇,享有數(shù)學英雄美譽的瑞士數(shù)學大師歐拉在雙目失明的情況下,靠心算證明了

(即2147483647)是個素數(shù)十办。它具有10位數(shù)秀撇,堪稱當時世界上已知的最大素數(shù);此外,他還證明了歐幾里德關于完全數(shù)定理的逆定理向族,從而表明梅森素數(shù)和偶完全數(shù)是一一對應的呵燕。歐拉的毅力與技巧都令人贊嘆不已;難怪法國大數(shù)學家拉普拉斯向他的學生們說:讀讀歐拉,他是我們每一個人的老師件相。在手算筆錄年代再扭,人們歷盡艱辛,僅找到12個梅森素數(shù)夜矗。

1952年泛范,美國數(shù)學家拉斐爾魯賓遜將著名的盧卡斯-萊默檢驗法編譯成計算機程序,使用大型計算機在短短幾小時之內紊撕,就找到了5個梅森素數(shù):

罢荡、

柠傍。

隨著指數(shù)P值的增大麸俘,每一個梅森素數(shù)的產生都艱辛無比;而科學家及業(yè)余研究者們仍樂此不疲,激烈競爭惧笛。例如从媚,在1979年2月23日,當美國克雷研究公司的計算機專家戴維史洛溫斯基和哈利納爾遜宣布他們找到第26個梅森數(shù)

時患整,有人告訴他們:在兩星期前美國加州的高中生蘭登諾爾就已經給出了同樣結果拜效。為此他們發(fā)憤忘食,又花了一個半月的時間各谚,使用超級計算機找到了新的更大的梅森素數(shù)

紧憾。

中國數(shù)學家、語言學家周海中是梅森素數(shù)分布規(guī)律研究的領先者昌渤,他運用聯(lián)系觀察法和不完全歸納法赴穗,于1992年率先給出了梅森素數(shù)分布的精確表達式。這一重要成果后來被國際上命名為周氏猜測膀息。美籍挪威數(shù)論大師般眉、菲爾茨獎和沃爾夫獎得主阿特勒塞爾伯格認為,周氏猜測具有創(chuàng)新性潜支,開創(chuàng)了富于啟發(fā)性的新方法;其創(chuàng)新性還表現(xiàn)在揭示新的規(guī)律上甸赃。

GIMPS

GIMPS是英文Great Internet Mersenne Prime Search的縮寫,中文的意思是搜索梅森素數(shù)的分布式網絡計算冗酿。

1996年初埠对,美國數(shù)學家、計算機專家喬治沃特曼編寫了一個尋找梅森素數(shù)的計算程序裁替,并把它放在網上供數(shù)學家和業(yè)余數(shù)學愛好者免費使用;它就是舉世聞名的GIMPS項目项玛,也是世界上第一個基于互聯(lián)網的分布式計算項目。現(xiàn)在人們只要從該項目下載開放源代碼的Prime95和MPrime軟件弱判,就可以馬上搜索梅森素數(shù)了稍计。

據(jù)悉,大多數(shù)研究者參與GIMPS項目不是為了名利而是出于好奇心裕循、求知欲和榮譽感。迄今為止净刮,人們通過該項目已經找到14個梅森素數(shù)剥哑,其發(fā)現(xiàn)者來自美國(8個)、德國(2個)淹父、英國(1個)株婴、法國(1個)、挪威(1個)和加拿大(1個)。

著名的《自然》雜志曾聲稱困介,GIMPS項目不僅會進一步激發(fā)人們對梅森素數(shù)探究的熱情大审,而且會引起人們對分布式計算技術應用的高度重視。

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