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质数的孤独11(孤僻的旅者质数)

时间:2023-06-29 作者: 小编 阅读量: 2 栏目名: 文学百科

如果这个数还是质数,就把它称为梅森质数。在军事上,最常用的是以质数形式无规律变化的导弹和鱼雷,可以增加对方拦截的难度等。两个主人公如同质数一般,相互接近却又彼此疏离,最终因相互的不理解而分道扬镳。小说以主人公残损的身体作为孤独意识的载体,以质数的数理特点作为孤独意识的隐喻,从而形成一种具有独特审美意蕴的孤独意识。

【定义】

在自然数中,有一类特殊而又孤僻的数,就是我们今天的主角——质数。

质数,英文名prime number,又名素数。

质数的定义是,除了1和其本身之外,不再有其他约数的正整数。

反之,就是合数(Composite number)。

另有约定:1不是质数也不是合数,最小的质数是2。

为什么说质数都是孤僻的呢?

直观地来看看质数和合数的特点:

比如数48,你知道的:6*8=48,4*12=48等。

由于此,如果需要把48个小石头或者48个人排成方阵,你可以排成6行8排,或者4行12排;这样,问题就解决了。

47呢?

47个小石头要排成方阵,怎么排?

只能1行47排……

或者47行1排……

或者6行8排少1个……

再比如我们小时候玩过的“算24”的游戏,是用四张扑克牌上的数,结合加减乘除四则运算,得出结果24来。

这个游戏具有很强的可玩性,是因为24这个数的约数很多:2,3,4,6,8,12;再算上1和它自身,24有8个约数。

但质数就正好相反,质数的约数只有1和它自己。

所以如果要把算24的游戏换成算质数,那这种游戏就会很操蛋:比如要算23或者29等,会让游戏者很痛苦。

这就是质数给人的感觉:软硬不吃,油盐不进。

就个人意见而言,“质数”这个名字没有“素数”来的贴切——因为质数很朴素,但是很孤僻,很难搞,是个老硬石头,谁也弄不动它。

但这两个中文名字其实都没有它的英文名字厉害:

prime这个词实在是很牛:

做形容词是最初的,最好的,首要的,基本的;

做名词是精华,全盛;

做副词是极好地……

还没感觉它牛?那再看两个用法:

总理,首相:prime minister;

擎天柱,Optimus prime。

……

所以prime number的本意是什么?

——最牛的数,最好的数,最基本的数。


【质数无穷尽】

目前为止,人们尚未找到一个公式可以求出所有的质数。

但质数的数量是无穷尽的,这一点已经被公元前三世纪的大数学家欧几里得(Euclid)巧妙地证明了。

据说当时分为两派,一派认为质数是无穷的,一派认为质数是有穷的。

无穷派略占上风,但也不能说服有穷派。

这时欧几里得跳出来说,好,假设质数是有穷的(又要用到反证法这个神器),我们把世间最大的质数叫做P。

那么把所有的质数都乘起来再加1:

2*3*5*7*11*……*P 1,设这个新的数为Q。

这下这个Q有点麻烦了,因为它肯定不能被2,3,5,7,11,……,P中的任何一个质数整除,都要余1的。

所以,要不然Q本身是质数,要不然Q还得能比P更大的质数整除。

不管哪种情况,总之,P是最大的质数的结论不能成立。

这就推出矛盾啦!

所以质数的个数必须是无穷的。

他这个过程摆下来,连有穷派当时都挑大拇指:

牛,欧几里得棒棒哒。

这也是到目前为止,人类对“质数无穷尽”这个命题所给出的最简洁、最漂亮的证明。

尽管如此,人类还在不断地寻找大质数,越大越不嫌大。


【质数无规律】

到目前为止,所有试图找出质数规律的尝试,都没有得到理想的结果。

质数和人类一直在捉迷藏,其在自然数中的分布,有时候会呈现螺旋形或反螺旋形:

但随着研究的深入,总是很快就会找到反例。

探索质数的规律中,最有名气的一类叫做梅森质数。


【梅森质数】

梅森数,就是指用质数P作为2的幂,再减去1的数。

如果这个数还是质数,就把它称为梅森质数。

1644年,法国数学家、修道士梅森(Marin Mersenne)在他所著书中第一次正式提到这种数。

后来人们的研究发现,梅森数其实并不都是质数;而且梅森当年的结论里其实错误百出。

但是没关系,梅森本人才华横溢,为人热情而且人缘好(……),所以大家还是很喜欢这种数,而且展开了孜孜不倦的寻觅和探究。

在这个过程中也是猛人辈出,挑几个欣赏下:

1、大数学家欧拉证明了2的31次方-1是质数。

我用电脑上的计算器试了下,231-1=2147483647。感觉还不是特别大吧,但你要知道欧拉是个盲人……

明明可以靠按摩吃饭,欧拉却靠心算证明了2147483647是质数。

2、1903年的数学家大会上,美国数学家科尔作了一次不平凡的报告:轮到他的时候,他默默走上讲台,默默在黑板上写下这么一个等式:

2的67次方-1=193707721*761838257287。

(我又手贱地在电脑上试了下,2的67次方-1=147573952589676412927,确实等于193707721*761838257287……)

然后他就默默走下讲台。

全场静默了一会,突然爆发出雷鸣般的掌声。

因为这个等式有力地证明了2的67次方-1不是质数,实在是此处应当有掌声。

所以这在当时的数学界也引起了轰动。

但是这个科尔并不是数论的专家,这块事情只是他的业余爱好……

据说有个记者问他花了多长时间找出了这个分解式,他说是三年内的所有星期天。

3、2016年1月7日,美国数学家柯蒂斯·库珀(Curtis Cooper)找到了目前人类已知的最大梅森质数,也是人类目前找到的最大的质数:

2的74207281次方-1。

这个数有22338618位。


【质数的运用】

由于质数的“硬石头”的孤僻特性,使得用大质数参与运算并加密的结果破解起来很复杂,安全度很高,所以质数被广泛运用在密码学上。

在汽车变速箱齿轮的设计上,相邻大小齿轮的齿数一般也都设计为质数,这样可以增加相同齿相遇啮合的周期,增强耐用度。

在军事上,最常用的是以质数形式无规律变化的导弹和鱼雷,可以增加对方拦截的难度等。

再比如标题的图片——《质数的孤独》,其实是一本描写两个孤独的、与世界隔离的人的成长小说。作者是意大利80后作家、粒子物理学博士保罗·乔尔达诺。

小说巧妙地利用了质数的孤独感。

两个主人公如同质数一般,相互接近却又彼此疏离,最终因相互的不理解而分道扬镳。小说以主人公残损的身体作为孤独意识的载体,以质数的数理特点作为孤独意识的隐喻,从而形成一种具有独特审美意蕴的孤独意识。

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