梅森素数:数学海洋中的璀璨明珠2008 年 8 月,美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)的计算机专家史密斯(E.Smith)通过参加了一个名为“因特网梅森素数大搜索”(GIMPS)的国际合作项目,发现了第 46 个也是最大的梅森素数 243112609-1,该素数也就是2 自身相乘 43112609 次减 1,它有 12978189 位数,如果用普通字号将这个巨数连续写下来,它的长度可超过 50 公里!最近,这一成就被美国的《时代》杂志评为“2008 年度 50 项最佳发明”之一,排名在第 29 位。 人类迄今只找到 46 个梅森素数 素数也叫质数,是只能被 1 和自身整除的数,如 2、3、5、7 等等。公元前 300 多年,古希腊数学家欧几里得用反证法证明了素数有无穷多个,并提出了少量素数可写成 2p-1(其中指数 P为素数)的形式。此后许多数学家,包括数学大师费马、笛卡尔、莱布尼兹、哥德巴赫、欧拉、高斯、哈代、图灵等都研究过这种特殊形式的素数,而 17 世纪的法国数学家梅森(M.Mersenne)是其中成果最为卓著的一位。 1由于梅森学识渊博,才华横溢,并是法兰西科学院的奠基人,为了纪念他,数学界就把 2p-1型的数称为“梅森数”,并以 Mp 记之(其中M为梅森姓氏的首字母);如果M p 为素数,则称之为“梅森素数”(M ersenne prime)。2300 多年来,人类仅发现 46 个梅森素数。由于这种素数珍奇而迷人,因此被人们誉为“数学海洋中的璀璨明珠”。梅森素数一直是数论研究的一项重要内容,也是当今科学探索的热点和难点。 貌似简单却难度极大的探究 梅森素数貌似简单,但研究难度却很大。它不仅需要高深的理论和纯熟的技巧,而且还需要进行艰巨的计算。1772 年,瑞士数学大师欧拉在双目失明的情况下,靠心算证明了M 31(即231-1=2147483647)是一个素数。它具有 10 位数字,堪称当时世界上已知的最大素数。欧拉的毅力与技巧都令人赞叹不已,他因此获得了“数学英雄”的美誉。难怪法国大数学家拉普拉斯(P.Laplace)向他的学生们说:“读读欧拉,他是我们每一个人的老师。”在“手算笔录年代”,人们历尽艰辛,仅找到 12 个梅森素数。 电子计算机的出现,大大加快了探究梅森素数的步伐。1952 年,美国数学家鲁滨逊等人将著名的卢卡斯-雷默方法编译成计算机程序,使用 SWAC 型计算机在短短几小时之内,就找到了 5 个梅森素数:M 521、M 607、M 1279、M 2203 和M 2281。 1963 年 9 月 6 日晚上 8 点,当第...