2018年1月17日 星期三

INSIDE 今年一月,史上最大「完美數」被一台家用等級電腦發現了 百家樂 http://www.iwin9418.com

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原文出自 UniMath 並轉載於 關鍵評論網 ,INSIDE 獲得授權轉載。作者陳宏賓為 UniMath 主編,逢甲大學應用數學系助理教授。

所謂質數就是除了 1 和本身之外無法被其它正整數整除的數,例如:2、3、5、7、11...... 代數很重要的一件事說,任何大於 1 的整數都可以唯一表示成一些質數的乘積。整數裡質數的地位感覺就好像是色彩之於原色。

你對五十個人說出「紅色」這個詞,可以想見他們腦中會浮現五十種紅色,而且幾乎能確定的是沒有一種紅色是一樣的。關於「數學的美」,我想也差不多。我最愛的數學家保羅艾狄胥是這樣子說的:

「就好像你問貝多芬的第九號交響曲美妙在哪,如果你聽不出來為什麼它美,那麼也沒有人可以告訴你。我知道數字很美,如果它們不美的話,沒有事物稱得上美了。」

完美數

在很久很久以前,有一類數被古希臘數學家認為很美好,它們可以寫成自己所有正因數 (除了自己) 的和,這樣的數就稱為「完美數(perfect numbers)」。例如 6 的正因數有 1、2、3、6,剛好 1+2+3=6;28 的正因數有 1、2、4、7、14、28,剛好 1+2+4+7+14=28,所以 6 和 28 都是完美數,每年的 6 月 28 日也因此被稱為「完美日(perfect day)」。

▲用圖來表現完美數的直觀(from 維基百科)

最小的完美數就是 6,是我自從大學系籃開始至今愛用的球衣號碼,期望每一次上場都能有完美表現,不過,you know,還是經常失誤,有時連罰球也投不進。多練習還是比迷信有用啊。

今年的 1 月 3 日,史上最大完美數被發現了,不過,我的電腦螢幕空間太小,所以我無法寫下來(我打賭 費馬三百多年前的梗 就算再過三百年還是會有人用 XD)不過,這裡我說的空間太小寫不下來是認真的,等一下你就知道要一一寫下每個位置的數值是多麼巨大的工程,連用嘴巴唸一遍你都會嫌麻煩。如果你不介意我偷懶,倒是可以寫成這種形式

277232916(277232917-1)

外表看起來有點醜陋的它,內心是完美的。真的,我保證。你可能依然不相信。

不過,也由不得你不信,數學家總是這個樣子。很久很久以前,數學界的先賢歐幾里得心裡的完美數就清清楚楚了。

只要 2n-1 是質數,那麼 2n-1(2n-1) 就是完美數。

從現代數學的眼光來看,這倒是只需要一點點因倍數和等比級數的數學觀念就夠了。

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歐幾里得在大約 2,300 年前就知道這種事也太令人佩服了啊!一千多年以後,另一位超人級的數學家歐拉提出更進一步的結論:

所有偶數的完美數都必然長這個形式 2n-1(2n-1)。

截至目前為止,這世界上沒有人知道,是不是有無窮多個完美數(基於讓這個世界更完美一點的想法,我希望完美數是無窮多的);同時,也還沒有任何一個人曾經見過奇數的完美數,如果你遇見它,請帶我去那個地方。

超級質數任務

前幾天,Great Internet Mersenne Prime Search(GIMPS)這個組織公布目前最大的質數 277232917-1,這是一個高達 23,249,425 位數。這個超級數字到底有多大呢?打個比方,假設有一個全世界第一快嘴每秒鐘能夠讀 10 個數字,那麼即使他不吃不喝不笑不走路,把這個數從頭到尾讀一遍也得花上將近一個月的時間。

這個超級大質數是由美國田納西州一位 FedEx 員工名叫佩斯發現的,至於要怎麼找到這麼大的質數,當然是少不了電腦,據說他用的電腦 cpu 是 Intel quad-core i5-6600,跟我們一般家用電腦差不多而已耶,不過用此等級的電腦檢驗這個超級質數可是要花上好幾天才行。

話說回來,具備這種型式 2n-1 的質數有個特別的名稱,叫做 Mersenne Primes 梅森質數。顧名思義,這是為了紀念 17 世紀專門研究這種數的一位法國僧侶 Marin Mersenne。這種型式的質數,其實並不常見,截至目前為止也才 50 個被發現,其中的 17 個是由 GIMPS 或藉由 GIMPS 提供的程式找到。GIMPS 也發下豪語,提出高達 150,000 美金(約台幣四百多萬)的獎勵,看誰能先找到超過一億位數的超級質數。

不曉得挖比特幣跟尋找一億位數超級質數哪個投資報酬率比較好呢?你準備好了沒。

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