小学数学数学故事梅森素数:千年不休的探寻之旅2
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梅森素数,又称梅森数,是一种特殊形式的素数,定义为\(2^p - 1\),其中\(p\)自身也是一个素数。这些数的探究始于17世纪,由法国数学家马林·梅森提出。梅森素数的发现历史充满了挑战和传奇,其中不乏数学巨匠们的卓越贡献。 瑞士数学家欧拉在1772年证明了\(M31\)(\(2^{31} - 1\))是一个梅森素数,这是当时已知的最大素数,共有10位数。即使在双目失明的状态下,欧拉依然通过心算完成了这一壮举,展现了他对数学的深刻理解和超凡毅力。欧拉的成就至今仍被广泛敬仰。 法国数学家鲁卡斯在100年后提出了鲁卡斯定理,这是一个判断\(Mp\)是否为素数的重要工具。波佛辛利用这个定理证明了梅森遗漏的\(M61\)是素数。此外,梅森还漏掉了\(M89\)和\(M107\),这两个素数分别在1911年和1914年由鲍尔斯发现。 1903年,柯尔在美国数学学会的报告中通过计算证明了\(M67\)是合数,而非素数,他的无声报告赢得了听众的热烈掌声。柯尔的事迹激励了后来的数学家,美国数学协会甚至以他的名字设立了“柯尔奖”。 1922年,克莱契克验证了\(M257\)不是素数,而是合数。至此,梅森的四个猜测有两个正确,三个被遗漏,两个错误。 随着计算机的发展,1930年,雷默改进了鲁卡斯的工作,提出了鲁卡斯-雷默方法,这种方法在计算机时代得到了广泛应用。1952年,数学家们利用计算机程序发现了5个新的梅森素数。之后,随着计算机性能的提升,梅森素数的发现速度显著加快,1963年,吉里斯找到了第23个梅森素数,这一发现甚至引起了美国广播公司的特别报道。 1971年和1978年,随着IBM和CYBER系列计算机的应用,新的梅森素数继续被发现,其中不乏年轻人的参与,这展示了计算技术在数学研究中的强大影响力。 超级计算机的使用极大地提高了梅森素数的搜索效率,但随着素数\(p\)的增加,寻找新的梅森素数变得越来越困难。全球的科学家和业余爱好者们持续竞争,致力于这一千年不休的探寻之旅,不断拓展人类对素数和数学知识的边界。
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