蔡天新

完美數(shù)是指真因子之和等于它本身的正整數(shù).容易看出，最小的兩個完美數(shù)是6和28.關(guān)于完美數(shù)，有以下難解之謎——

1.究竟有多少個完美數(shù)？

2500多年以來，經(jīng)過歷代數(shù)學(xué)家和數(shù)學(xué)愛好者的共同努力，到目前為止，一共找到了48個完美數(shù)，我們知道，完美數(shù)與所謂的梅森素數(shù)（形如2^p-l的素數(shù)，其中p為素數(shù)）相伴而生.第48個梅森素數(shù)是2^57885161-1，它和相應(yīng)的完美數(shù)各有17425170位和34850340位，這是迄今人們所知的最大的素數(shù)和最大的完美數(shù).

可是，依然無人知道，完美數(shù)的數(shù)目究竟是有限個，還是無窮多個.

2.有沒有奇完美數(shù)？

到目前為止，人們發(fā)現(xiàn)的48個完美數(shù)均為偶數(shù).會不會有奇完美數(shù)存在呢？即便借助強(qiáng)勁有力的計算機(jī)，現(xiàn)在也無人能夠予以回答，人們只是知道，即使有奇完美數(shù)，這個數(shù)也是非常之大，并且需要滿足一系列的苛刻的條件.

早在18世紀(jì)，瑞士大數(shù)學(xué)家歐拉便證明了，若奇完美數(shù)存在，則它必具備形式

N=p^ek². ①

其中，p是不整除k的素數(shù)，且p和e模4余1（即指p和e的差被4除后余1）.由此不難推得，N也模4余1（即指被4除后余1）.

2007年，丹麥數(shù)學(xué)家Nielsen證明了，奇完美數(shù)至少要有9個不同的素因子和101個素因子；若它不包含3，則至少要有12個不同的素因子.

2012年，法國數(shù)學(xué)家Ochem和俄羅斯數(shù)學(xué)家Rao證明了：如果奇完美數(shù)存在，那它必須大于10的1500次方.

可是，這些結(jié)論離這個問題的解決仍很遙遠(yuǎn)！

2000年，意大利數(shù)學(xué)家、伽利略獎和皮亞諾獎的獲得者皮·奧迪弗雷迪出版了《20世紀(jì)的數(shù)學(xué)》一書，闡述了上個世紀(jì)曾取得重大突破的30個數(shù)學(xué)問題，并在最后提出了未解決的4個難題，其中首當(dāng)其沖的便是“完美數(shù)問題”.另外3個難題是黎曼猜想、龐加萊猜想和P=NP問題.

由于完美數(shù)問題難以攻克，人們很早就想到去研究它的推廣，k階完美數(shù)便是其中之一.

偶完美數(shù)與梅森素數(shù)有一一對應(yīng)的關(guān)系，因此尋找梅森素數(shù)也成了計算機(jī)領(lǐng)域里的一個引人矚目的問題.找到大的梅森素數(shù)或完美數(shù)，是計算機(jī)最好的廣告.不過，這兩種數(shù)的無窮性堪稱一個不朽的謎語.

許多偉大的數(shù)論學(xué)家都曾試圖找到完美數(shù)的推廣，他們通常考慮添加一個正整數(shù)的系數(shù)，即：n的真因子之和=kn，此處k是正整數(shù).滿足上述條件的n稱為k階完美數(shù).當(dāng)k=l時，即為普通意義的完美數(shù)，這些數(shù)學(xué)家包括斐波那契、梅森、笛卡兒和費(fèi)馬，以及拉赫曼、卡米歇爾，他們有的沒找到，有的找到了若干個解，但都是些零散的結(jié)果，難以歸結(jié)為類似梅森素數(shù)那樣的“無窮性”.

第一個找到k階完美數(shù)（k>l）的是英國數(shù)學(xué)家雷科德，他發(fā)現(xiàn)120是2階完美數(shù).那是在1557年，也即他發(fā)明等號“=”的同一年（是否同時不得而知）.后來，梅森也找到了這個數(shù).

1+2+3+4+5+6+8+10+12+15+20+24+30+40+60=2×120.

接著要輪到費(fèi)馬了，他發(fā)現(xiàn)672也是個2階完美數(shù).那是在1637年，即他提出費(fèi)馬大定理的同一年.Andre Jumeau找到了第三個2階完美數(shù)523776.1643年，費(fèi)馬又找到了一個11位的2階完美數(shù)，即

51001180160.

在此之前，梅森和笛卡兒于1638年曾分別找到一個9位數(shù)（459818240）和10位數(shù)（1476304896）的2階完美數(shù).

這三位法國人還都找到過其他的k階完美數(shù)，比如笛卡兒吧，這位“哲學(xué)家”找到了6個3階完美數(shù)，即30240，32760，23569920，142990848 ，66433720320，403031236608和一個4階完美數(shù)14182439040.1911年，卡米歇爾找到了第七個3階完美數(shù).

雖然數(shù)學(xué)家們鍥而不舍地尋找k階完美數(shù)，但也沒有找到一般性的規(guī)律.這可能是因?yàn)?，被真因子之和整除的自然?shù)少之又少！