素數(shù)也叫質數(shù),是只能被自己和1整除的數(shù)。按照規(guī)定,1不算素數(shù),最小的素數(shù)是2,其后依次是3、5、7、11等等。
早在2500年前,希臘數(shù)學家歐幾里德就證明了素數(shù)是無限的,并提出少量素數(shù)可寫成“2的n次方減1(2n-1)”的形式,這里n也是一個素數(shù)。但是目前人類已知的素數(shù)很有限,因為數(shù)字越大,要發(fā)現(xiàn)新的素數(shù)就越困難。不過,很多數(shù)學家曾對素數(shù)問題進行過研究,17世紀的法國教士馬丁·梅森就是其中成果較為卓著的一位,因此后人將“2的n次方減1(2n-1)”形式的素數(shù)稱為梅森素數(shù)。1876年,數(shù)學家盧卡斯證明了2127-1是當時已知的最大素數(shù)。這個記錄保持了75年,這是一個39位的數(shù)。
直到1951年,借助于新出現(xiàn)的電子計算機,人們才發(fā)現(xiàn)有79位數(shù)字的更大素數(shù)。1952年時,最大素數(shù)是22281-1,有687位數(shù)。位數(shù)在1000位以上的素數(shù)到1961年才被發(fā)現(xiàn),它是24423-1,共有1332位數(shù)。從1951年到1971年的20年間,最大素數(shù)的紀錄被不斷刷新。1971年,美國數(shù)學家塔克曼在紐約州的紐克頓利用國際商業(yè)機器公司的IBM360/91型電子計算機,歷時39分26.4秒,算出了當時的最大素數(shù)219937-1,這是一個6002位的數(shù)字,它最前面的五位數(shù)是43154,最后面的三位數(shù)是471。7年之后,即1978年,美國有兩個18歲的青年學生勞拉·尼克爾和柯林·諾爾,又在電子計算機上算出了新的最大素數(shù)221701-1,它共有6553位數(shù)。但是時隔一年不到,又傳來最新消息:由于美國新近建成一臺超巨型電子計算機Crag-1,它的運算速度達到每秒8000萬次,所以美國勞倫斯·利莫弗爾實驗室的兩位計算機專家哈里·內爾森和戴維·斯洛文斯基,于1979年在這一計算機上獵獲了目前最大的素數(shù)244497-1,它有13395位數(shù)??梢云诖S著科技的發(fā)展,在不太長的時間里,這一紀錄還會被突破。
1995年,美國程序設計師喬治·沃特曼整理有關梅森素數(shù)的資料,編制了一個梅森素數(shù)計算程序,并將其放置在因特網上供數(shù)學愛好者使用,這就是“因特網梅森素數(shù)大搜索”計劃。該計劃采取分布式計算方式,利用大量普通計算機的閑置時間,獲得相當于超級計算機的運算能力,第37、38和39個梅森素數(shù)都是用這種方法找到的。
2002年,20歲的加拿大青年邁克爾·卡梅倫利用分布式計算方法找到一個已知的最大素數(shù),即2的13466917次方減1,其位數(shù)超過400萬位,是第39個梅森素數(shù)。據(jù)悉,卡梅倫利用其配備的800兆赫茲AMD芯片的電腦加入到全球分布式計算網絡中,花費45天的時間得到這一結果。盡管這臺電腦自身的性能并不高,但由于分布式計算網絡連接了全球數(shù)十萬臺電腦,這些電腦自身有富裕資源的時候就通過網絡進行運算,因此總的運算速度可達到每秒20000億次,相當于一臺超級計算機。
2004年,美國一位數(shù)學愛好者發(fā)現(xiàn)了已知最大的素數(shù)。這個素數(shù)共有700萬位,可寫成2的24036583次方減1。這是人類發(fā)現(xiàn)的第41個梅森素數(shù)。
據(jù)《新科學家》雜志網站報道,這位名叫約翰·芬德力的數(shù)學愛好者五年前用自己的家用臺式電腦加入了“因特網梅森素數(shù)大搜索”(GIMPS)活動,他也是用這臺普通的臺式機偶然發(fā)現(xiàn)該素數(shù)的。在向外界公布消息之前,他還花費了兩周的時間進行驗證。科學的發(fā)展往往會帶給我們驚喜。就在不久前,美國的一位學生發(fā)現(xiàn)第40個梅森素數(shù),它共有6320430位數(shù)。為鼓勵人們繼續(xù)尋找下去,美國一家基金會還專門設立了10萬美元的獎金,獎勵第一個找到超過千萬位素數(shù)的人。
責任編輯 趙 菲