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数学家发现了更大的素数,这究竟有什么意义呢?
科学上许多东西是不能用实用主义来解释的,但是,它却是人类认识世界的进步,它的意义将为未来的进步打下基础。例如,二进制。当我们中国的老祖宗认识二进制的时候,他们仅仅用于阴阳八卦和占卜。然而,几千年后的今天,二进制奠定了计算机的原理。可以说,没有二进制就没有计算机,当然也就没有互联网以及由此派生从来都数字经济和数字产品。这样的例子不胜枚举。
数学家发现了更大的素数,这究竟有什么意义呢?
第一个问题:什么是素数。
素数是指在大于1的自然数中,除了1和它本身以外不再有其他因数的自然数。
比较小的素数,例如2,3,5,7,11,13,17,19等。
2017年末,一位美国电机工程师Jonathan Pace,利用互联网梅森素数大搜索项目(GIMPS),成功发现第50个梅森素数M77232917,该素数有23249425位,是迄今为止,人类发现的最大的素数。这个素数,比起上一个记录(2016年1月),大体间隔两年时间。这是世界顶级的数学家,使用最先进的计算设备,历经两年努力才得出的结果,可见这个问题难度之大。
第二个问题:经常有人问,老是有人搞这种看起来无聊又无用的东西,有何意义?
数论是数学王国的顶级领域。寻找更大的素数就是这个领域的一个课题。
搞这种课题有什么意义?
笔者认为至少有这样几方面的重要意义。
1、找出更大的素数可以用于设置更为复杂的密码。有了更复杂的密码,就可以对抗更高级的破译,使得密码破译的时间大大延长,使破译失去意义。这个问题在军事、外交等领域尤其重要。
因为理论上素数是不可预测的,至少目前来说还没有找出它的规律,我们不知道的是:下一个素数是多少?
所以,一般是计算数学家,也就是那些玩电脑的人,才能找到更大的素数的,那都是用超级计算机算出来的。
因此,与其说是数学家发现了更大的素数,不如说是超级计算机找到了更大的素数,在这一点上,其实比的就是超级计算机的计算能力,以及大家所***用的算法的复杂程度。这个事情当然也是有意义的,因为你可以把两个很大的素数相乘,得到一个更大的数,然后拿这个大数当作一个密码,让别人去做质因数分解,别人是分解不出来的。越大的素数的乘积,越难被分解,这个密码的有效性就越好。
当然,从纯数学的角度来说,发现更大的素数没有特别的意义,因为在2000多年前,欧几里德就已经证明了,存在无限多个素数,也就是说,素数的大小是没有上限的,可以很大很大。因此,在纯数学的角度来说,这个事情的意义不是太大。
当然了,素数问题是数论问题的核心,而数论又可以与函数论与群论挂钩,研究素数其实就是在研究整个数学的最底层的结构。最近得了科学突破奖的“新视野奖”的张伟就是研究这方面结构的中国年轻数学家,我还曾经写过一篇与他聊天后的访谈稿,你可以去看看,也许能了解为什么要研究最大的素数,反正我自己也说不清楚,这种问题只能请张伟这样的高手才能解答。
素数是个好东西,我们知道有个著名的哥德巴赫猜想,一个大偶数能分成两个素数,至今未被证明。也就是人类至今没找到素数的规律。
有规律很好,一生二,二生三,三生万物。没规律有啥用呢?我们知道现在人工智能很牛了,其实核心是人类赋予的算法,算法再复杂也就是一种规律,规律一旦被破解,就一生二二生三,三生万物了。素数没规律,找一个很大的素数放在算法里,没有规律咋破解呢,有一个笨办法,就是穷举。一个养王八的池子里有一条鱼,咋找呢,把王八捞出来挨个放血呗。恒河沙子里有颗钻石,咋找呢,把沙子放盆子里一粒粒数呗。虽然笨,但是有了计算机帮忙变得简单了。恒河沙子多?其实没多少,就是地球上全部原子加一起其实也没多少,放在数学上就一串数字。这个数串越长越难,长一位有个名词叫大一个数量级,我找到一个大素数就可以把加密等级提高若干数量级。目前素数已经很大很大很大,因为找到一个更大的要计算机算很久很久很久。你想破解也自然很久很久很久,不是说你搞不定,而是你等不起。数一河沙子才给一颗钻石,你当小编傻么?
正是因为素数的以上性质,很多加密算法都用到大的素数,比如现在很火的比特币和区块链。
我们的数学家陈景润在求证哥德巴赫猜想证明了“1+2”,很牛的成就,用到的方法自然更牛
陈景润的陈氏定理:任何一个充分大的偶数都可以表示成一个素数和一个不超过两个素数的乘积之和。