有用的數(shù)學(xué)

在《一個數(shù)學(xué)家的辯白》里,一代數(shù)學(xué)大師G.H.哈代說:

“真正”數(shù)學(xué)家的“真正”數(shù)學(xué)阅爽,即費馬挟伙、歐拉楼雹、高斯、阿貝爾和黎曼所研究的數(shù)學(xué)尖阔,幾乎是完全“無用的”(無論是“應(yīng)用”數(shù)學(xué)還是“純”數(shù)學(xué)都是如此)贮缅。對于任何真正的職業(yè)數(shù)學(xué)家,都不可能僅憑他工作的“實用性”來評判其一生介却。

哈代所說的“無用”是狹義的谴供,主要指那種可以帶來物質(zhì)的、實際的功用齿坷。對他來說桂肌,數(shù)學(xué)真正的價值在于帶來美的體驗和深邃的思想,“真正”的數(shù)學(xué)由于具有高度抽象性/普遍性和深刻性永淌,不太可能轉(zhuǎn)換成對物質(zhì)世界有幫助的形式崎场。作為后人,我們知道哈代錯了遂蛀。

20世紀以后谭跨,人類的科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展,曾經(jīng)被認為深奧復(fù)雜的數(shù)學(xué)理論紛紛大展身手。從自然科學(xué)里的其他科目到工程技術(shù)中的實際問題螃宙,幾乎所有關(guān)涉到物質(zhì)世界的事情里都少不了數(shù)學(xué)的身影蛮瞄,數(shù)學(xué)家們亦如魚得水。新的數(shù)學(xué)思想和數(shù)學(xué)理論層出不窮谆扎,人們也總能為它們找到應(yīng)用場所挂捅。僅存的堡壘是一個哈代十分拿手的領(lǐng)域:數(shù)論。

在許多堅守“純數(shù)學(xué)”領(lǐng)域的數(shù)學(xué)家和愛好者那里堂湖,數(shù)論總是作為純數(shù)學(xué)的典范被提到闲先,只不過現(xiàn)在他們必須加上一句:盡管如此,數(shù)論仍然為密碼學(xué)提供了幫助苗缩。電子計算機與互聯(lián)網(wǎng)的誕生和發(fā)展讓數(shù)學(xué)徹底投降(或者徹底勝利)饵蒂。互聯(lián)網(wǎng)使大量的信息交換成為可能酱讶,信息遂成為人類財富王國里最偉大的礦藏之一——必須嚴加看管退盯。代數(shù)學(xué)的抽象特性使它成為了加密信息的不二之選。

《代數(shù)的歷史》寫道:“這類運算可以運用到根本不是數(shù)的對象上泻肯。數(shù)學(xué)家們習(xí)以為常的那些符號可以代表任何事物:數(shù)渊迁、置換、數(shù)組灶挟、集合琉朽、旋轉(zhuǎn)、變換稚铣、命題等等”箱叁。事實上,代數(shù)學(xué)的思想和方法幾乎可以運用于一切抽象事物惕医,無論是某種文字的字母耕漱、作為抽象概念的幾何圖形,還是自然與人工語言的語法規(guī)則抬伺。例如螟够,本書第八章“其他公鑰系統(tǒng)”講到的橢圓曲線“加法”,這種加法運算與1+1=2看起來毫無相似之處峡钓,但只要滿足交換律與結(jié)合律妓笙,就仍然可以作為一種“加法”來理解和處理。

交換律與結(jié)合律一類的基本數(shù)學(xué)規(guī)則確保了密碼的穩(wěn)定性能岩,即按照特定方式將其擾亂之后寞宫,又可以按照特定方式將其還原,簡言之捧灰,關(guān)于密碼的運算必須是可逆的淆九。原則上统锤,只要一種數(shù)學(xué)運算是可逆的毛俏,那么我們就總是能夠?qū)⑵溥€原炭庙。但是,提前掌握了正確還原方法的人要做到這一點比較輕松煌寇,而那些偷聽信息的人沒有聽到正確的還原方法焕蹄,就必須多花點功夫。因此阀溶,加密和破解是一個制造和彌補信息差的過程腻脏。這種信息差內(nèi)含在數(shù)學(xué)運算之中,它使得許多數(shù)學(xué)運算的逆運算難度大增银锻。

《密碼的數(shù)學(xué)》循序漸進地介紹了幾乎所有的密碼構(gòu)造方式以及對付他們的重要破解方法永品。這些方法并不需要特別高深的數(shù)學(xué)知識和技巧就可以理解,但它們常常反映出非常有趣的數(shù)學(xué)思想击纬。如果你在閱讀過程中感到困難鼎姐,不妨試著玩一玩,很快就能掌握更振!

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