登陆注册
7385300000003

第3章 完全数之谜

公元前3世纪时,古希腊数学家在对数的因数分解中,发现了有的数的真因数之和彼此相等,于是诞生了亲和数;而有的真因数之和居然等于自身,于是发现了完全数。6是人们最先认识的完全数。

发现完全数

研究数字的先师毕达哥拉斯发现6的真因数1、2、3之和还等于6。

古希腊哲学家柏拉图在他的《共和国》一书中提出了完全数的概念。

约公元前300年,几何大师欧几里得在他的巨著《几何原本》第九章最后一个命题首次给出了寻找完全数的方法,被誉(誉(yù):名誉,称赞。)为欧几里得定理:“如果2n-1是一个素数,那么自然数2n-1(2n-1)一定是一个完全数。”并给出了证明。

公元1世纪,毕达哥拉斯学派成员、古希腊著名数学家尼可马修斯在他的数论专著《算术入门》一书中,正确地给出了6、28、496、8128这四个完全数,并且通俗地复述了欧几里得寻找完全数的定理及其证明。

神秘的第五个完全数

完全数在古希腊诞生后,吸引着众多数学家和数学爱好者像淘金般去寻找。可是,一代又一代人付出了无数的心血,第五个完全数没人找到。

直到1202年才出现一线曙光。意大利的斐(斐:fěi。)波那契,青年时随父游历古代文明的希腊、埃及、阿拉伯等地区,学到了不少数学知识。他才华横溢,回国后潜心研究所搜集(搜集(sōují):到处寻找(事物)并聚集在一起。)的数学,写出了名著《算盘书》,成为13世纪在欧洲传播东方文化和系统将东方数学介绍到西方的第一个人,并且成为西方文艺复兴前夜的数学启明星。斐波那契没有放过完全数的研究,他经过推算宣布找到了一个寻找完全数的有效法则,可惜没有人共鸣,成为过眼烟云。

1460年,有人偶然发现在一位无名氏的手稿中,竟神秘地给出了第五个完全数33550336。这比起第四个完全数8128大了4000多倍。跨度如此之大,在计算落后的古代可想发现者之艰辛了,但是,手稿里没有说明他用什么方法得到的,又没有公布自己的姓名,这更使人迷惑(迷惑(míhuò):辨不清是非;摸不着头脑,使迷惑。)不解了。

不平凡的研究历程

16世纪意大利数学家塔塔利亚小时曾被法国入侵者用刀砍伤舌头,落下了口吃的疾患,后来靠自学成为一位著名数学家。他研究发现:当n=2和n=3至39的奇数时,2n-1(2n-1)是完全数。

17世纪“神数术”大师庞格斯在一本洋洋700页的巨著《数的玄学》中,一口气列出了28个所谓“完全数”,他是在塔塔利亚给出的20个的基础上补充了8个。可惜两人都没有给出证明和运算过程,后人发现其中有许多是错误的。

1963年,数学家克特迪历尽艰辛终于证明了无名氏手稿中第五个完全数是正确的,同时他还正确地发现了第六个和第七个完全数216(217-17)和218(219-1)但他又错误地认为222(223)-1、228(229-1)和236(237-1)也是完全数。这三个数后来被大数学家费马和欧拉否定了。

1644年,法国神甫兼大数学家梅森指出,庞格斯给出的28个“完全数”中,只有8个是正确的,即当n=2,3,5,7,13,17,19,31时,2n-1(2n-1)是完全数,同时又增加了n=67,127和257。

在未证明的情况下他武断地说:当n≤257时,只有这11个完全数。这就是著名的“梅森猜测”。

“梅森猜测”吸引了许多人的研究,哥德巴赫认为是对的;微积分发现者之一的德国莱(莱:lái。)布尼兹也认为是对的。他们低估了完全数的难度。

1730年,被称为世界四大数学家雄狮之一的欧拉,时年23岁,正值风华(风华(fēnɡhuá):风采和才华。)正茂。他出手不凡,给出了一个出色的定理:“每一个偶完全数都是形如2n-1(2n-1)的自然数,其中n是素数,2n-1也是素数”,并给出了他一直没有发表的证明。这是欧几里得定理的逆理。有了欧几里得与欧拉两个互逆定理,公式2n-1(2n-1)成为判断一个偶数是不是完全数的充要条件了。

欧拉研究“梅森猜想”后指出:我冒险断言:每一个小于50的素数,甚至小于100的素数,使2n-1(2n-1)是完全数的仅有n取3,5,7,13,17,19,31,41,47,我以一个优美的定理出发得到了这些结果,我自信它们具有真实性。”1772年,欧拉因过度拼命研究使双目已经失明了,但他仍未停止研究,他在致瑞士数学家丹尼尔的一封信中说:“我已经心算证明n=31时220(231-1)是第8个完全数。”同时,他发现他过去认为n=41和n=47时是完全数是错误的。

欧拉定理和他发现的第8个完全数的方法。使完全数的研究发生了深刻变化,可是,人们仍不能彻底(彻底(chèdǐ):一直到底,深而透,也作澈底。)解决“梅森猜测”。

1876年法国数学家鲁卡斯创立了一种检验素数的新方法,证明n=127时确实是一个完全数,这使“梅森猜测”之一变成事实,鲁卡斯的新办法给研究完全数者带来一线生机,同时也动摇了“梅森猜测”。因数家借助他的方法发现猜没中n=67,n=257时不是完全数。

在以后1883—1931年的48年间,数学家发现“梅森猜测”中n≤257范围内漏掉了n=61,89,107时的三个完全数。

至此,人们前赴后继,不断另辟新路径,创造新方法,用笔算纸录,耗时两千多年,共找到12个完全数,即n=2,3,5,7,13,17,19,31,61,89,107,127时,2n-1(2n-1)是完全数。

笛卡尔曾公开预言:“能找出完全数是不会多的,好比人类一样,要找一个完全人亦非易事。”

历史证明了他的预言。

从1992年开始,人们借助高性能计算机发现完全数,至1996年才找到18个。

等待揭穿之谜

迄(迄:qì。)今为止,发现的30个完全数,统统都是偶数,于是,数学家提出猜测(猜测(cāicè):推测,凭想象估计。):存不存在奇数完全数。

1633年11月,法国数学家笛卡尔给梅森一封信中,首次开创奇数完全数的研究,他认为每一奇完全数必具有PQ2的形式,其中P是素数,并声称不久他会找到,可不仅直到他死时未能找到,而且至今,没有任何一个数学家发现一个奇完全数。这成为世界数论又一大难题。

虽然,谁也不知道它们是否存在,但经过一代又一代数学家研究计算,有一点是明确的。那就是如果存在一个奇完全数的话,那么它一定是非常大的。

有多大呢?远的不说,当代大数学家奥尔检查(检查(jiānchá):为了发现问题而用心查看;翻检查考。)过要1018以下自然数,没有一个奇完全数;1967年,塔克曼宣布,如果奇完全数存在,它必须大于1036,这是一个37位数;1972年,有人证明它必大于1050,1982年,有人证明,它必须大于10120;……这种难于捉摸的奇完全数也许可能有,但它实在太大,以至超出了人们能够用计算机计算的范围了。

对奇完全数是否存在,产生如此多的估计,也是数学界的一大奇闻!

关于完全数还有许多待揭之谜,比如:完全数之间有什么关系?完全数是有限还是无穷多个!存在不存在奇完全数?

人们还发现完全数的一个奇妙现象,把一个完全数的各位数字加起来得到一个数,再把这个数的各位数字加起来,又得到一个数,一直这样做下去,结果一定是1。例如,对于28,2+8=10,1+0=1对于496有,4+9+6。19,1+9=10,1+0=1等等。这一现象,对除6外的所有完全数是否成立?

以上这些难题,与其他数学难题一样,有待人们去攻克(攻克(ɡōnɡkè):攻下(敌人的据点)。)。

同类推荐
  • 青少年道德修养综合手册:理想篇

    青少年道德修养综合手册:理想篇

    这是一部青少年道德修养的百科全书。她用鲜活的语言,生动的故事、把那么枯燥乏味的人生哲理讲得趣味盎然。把那些名人成功的秘诀剖析得令人恍然大悟,一目了然。
  • 智慧比拼(智商总动员)

    智慧比拼(智商总动员)

    《智商乐园》是智商总动员系列丛书,智商总动员系列丛书让你在开心中学习,在学习中益智,在益智中快乐,永远是老师、学生和家长的共同追求。本系列丛书是一片快乐的阅读天地,童趣但不幼稚,启智却不教条,它能让你开心一刻,思考一回。在开心中学习,在学习中益智,在益智中快乐,永远是老师、学生和家长的共同追求。翻开《智商总动员》——轻轻松松让你踏上寓学于乐的智慧之旅!
  • 世界地理未解之谜(大全集)

    世界地理未解之谜(大全集)

    本书集合了众多的地理未解之谜,我们为喜欢和爱好追问未解之谜的朋友挑选最精彩的奇谜,荟萃世界上最令人匪夷所思、极具探索价值的谜团,再配以丰富多彩的图片对其进行生动的展现和说明,试图为读者创造了一个诡异而又神秘的想象空间:星空世界、地球探秘、天象奇观、地理地貌、江河湖泊、神秘地域、洞穴岛屿、文明遗迹、失落宝藏、神秘海洋、怪兽之谜、自然灾难和南北极谜团。我们在参考大量文献资料的基础上,将种种神秘现象客观、公正地呈现在读者面前,以期启迪读者的心智。
  • 伸出钢铁的臂膀

    伸出钢铁的臂膀

    榜样的力量是无穷的。我们生活的这个世界之所以越来越美好,越来越进步,就是因为有无数的精英人物前赴后继,用生命和鲜血换来的。他们有的为民请命,有的慷慨赴死,有的钻研学问,有的发明创造……
  • 自信(青少年成长智慧丛书)

    自信(青少年成长智慧丛书)

    针对当代少年儿童应具备的十种素质,把古今中外的经典故事按关键词归类,精编成《诚信》、《自信》、《创新》、《道德》、《协作》、《细节》、《独立》、《责任》、《节俭》、《执著》共十本故事集。每个故事后设计有“换位思考”与“成长感悟”小栏目。用以充分调动孩子们思考问题的积极性,给孩子们以无限启迪。书中故事娓娓道来,插图生动有趣,可让孩子们在快乐的阅读中收获知识。
热门推荐
  • 青龙

    青龙

    狗与人的情感,人与狗的情仇,一种误会导致汪三老汉竟然动用斧头把自己心爱的狗杀掉,后悔莫及。
  • 周易参同契分章通真义

    周易参同契分章通真义

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 爱别许诺来生

    爱别许诺来生

    难忘十年的伤痛,面对悄然来临的爱情!亲情、友情、爱情,无可安放。商战、情战、阴谋、挣扎、虐恋、找寻,解谜。拉开了人生的大戏!
  • 光辉吟唱者

    光辉吟唱者

    这是一个废材逆袭的故事。这是一个十分老套的故事。玩票性质,收藏随意,推荐谨慎。图个热闹而已。
  • 海的女儿娜美

    海的女儿娜美

    天生喜欢大海的孤儿和天生拥有机械天赋的孤儿,本是一对互为彼此支柱的青梅竹马,却因为种种原因走到了对立面。这之中并没有人做错,只是单纯的立场不同。海的女儿,终究是要回归大海怀抱的
  • 君难托:中国古代知识分子的阴性书写

    君难托:中国古代知识分子的阴性书写

    讲述了综观中国古典诗词,由男性作者使用女性形象与女性语言来创作的现象就颇为普遍,《君难托:中国古代知识分子及其阴性书写》大量援引唐宋词来说明这一现象。若就美学的观点言之,很多唐宋小词确乎体现了一种“双性人格”的特质。当然,古之作者未必有意追求这种特质。这些男性的作者,竟然在剪红刻翠、无边风月的游戏之作中,无意间展示了一种深隐于男性心灵中的女性化情思。与其他言志载道的诗文大为不同的是,这种表达更加细微幽约,更显阴性势态。
  • 灭天碎宇武魂永存:武炼星空

    灭天碎宇武魂永存:武炼星空

    我的武道,永不破灭!我的魂魄,永世长存!我的血液,烈若骄阳!亿万世的轮回,磨灭不掉我的执着!灭天碎宇的神魔,高悬苍穹的天道大帝们!用你们的尸体来铺就我通往星空的彼岸吧!这一世,我等待很久了!我,就是萧禹!以我之名,炼化星空!……诸天万界颤栗吧……
  • 流淌在山海间的时光

    流淌在山海间的时光

    1、瑰丽的梦想22、现实的困惑53、焕发新激情84、一厢情愿115、新官上任136、领导者的艺术157、风雨的考验188、追求209、曲线求上进2210、接待引风波2411、进城的郁闷2612、下海27
  • 斋戒箓

    斋戒箓

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 天龙之帝指天下

    天龙之帝指天下

    简介:段虚穿越到天龙八部世界,成为大理太子段誉的哥哥段虚。段虚语录一:好弟弟,语嫣她们都是你的妹妹啊,什么,不是亲生的就能在一起了?不不不,还是交给哥哥来帮你照顾吧!段虚语录二:好叔叔,有道是父债子还,我虽然不是你生的,但情同父子!放心,您的情债就让侄儿来替你偿还吧!段虚语录N+1:世人都说朕指法无双,但是比起在某个地方那位被称为神之手的大师,朕自愧不如已!(PS:来不及解释了,快上车!新司机带队,为确保旅途愉快,请各位乘客多多支持!!求推荐求点击!!求一切!!)