登陆注册
10673300000003

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
  • 塑造孩子勤奋坚强的励志故事(青少年心灵成长直通车)

    塑造孩子勤奋坚强的励志故事(青少年心灵成长直通车)

    本书从成长中可能遇到的问题出发,内容涵盖了勤奋、坚强、自信、乐观等诸多与孩子健康成长密切相关的方面,人选的故事通俗易懂,道理清晰明了,版式活泼多样,容易激发孩子强烈的阅读兴趣,能够起到极好的教育和熏陶作用,对于提高孩子的文化素养、拓展孩子的知识面大有帮助。好习惯成就好未来,孩子从小养成良好的习惯,成就大事业将不再是遥不可及的梦想。命需要鼓舞,心灵需要滋润。《青少年心灵成长直通车》图书的故事极具启蒙意义,可以启迪孩子的心灵,开发孩子的潜能,塑造孩子健康的人格,为孩子健康茁壮成长创造必要的条件。愿孩子们拥有一次快乐的阅读之旅。本书由韩震担任主编。
  • 小窗幽记(国学启蒙书系列)

    小窗幽记(国学启蒙书系列)

    本书所体现的文字语言的力量,是通过阅读形成的。阅读,或同意、或保留、或质疑、或辩驳,都可以激活人们的思想力、想象力、创造力,都可以感染人们的人性情怀和情感世界。文字符号必须通过与鲜活头脑的碰撞,才能擦出思想的火花。只有通过阅读,冰冷的符号才能迸发出智慧的火焰。因此,图书不只是为了珍藏,更是为了人们的阅读。各种媒介的书写--甲骨文、竹简、莎草纸、牛皮卷、石碑、木刻本、铅印本、激光照排、电子版--都须在人们的阅读中,才能发挥传递知识、传承文明、激发智慧的功能。
  • 体育世界

    体育世界

    人类的历史就是一部向大自然不断发出呐喊、挑战的历史。那无尽的天空宇宙,那波涛汹涌的江湖诲洋,那险峻阴喑的高山密林,那人迹罕至的沙漠洞穴,那神秘瑰丽的南北两极……在这套丛书里,你可以看到历史上古今中外的勇士们、英雄们可歌可泣的事迹和感人肺腑的壮举,请不要忘记他们。该书具体介绍了50个体育英雄最为辉煌的故事:英雄刘翔、飞人乔丹、球王马拉多纳、中国女排、棋后谢军……追求竞技体育超越自我生理极限,追求“更高、更快、更强”的精神,更强调参与和勇敢精神,追求超越心理障碍时所获得的愉悦感和成就感。
  • 第四十头熊

    第四十头熊

    本书为俄罗斯众多著名作家的动物文学合集,文章生动有趣又不乏诗意,让人在阅读的同时,好似亲身处在朝气蓬勃的大自然里,而那些可爱、单纯的大自然的精灵,就在自己身边……本分册包括:《母狼跟在我们身后》、《第四十头熊》、《树上的兔子》、《狐狸怎样把獾骗出窝》等。
  • 五分钟轻松学会好礼仪

    五分钟轻松学会好礼仪

    本书精选了大量说理生动、感人至深的小故事,故事中蕴含的深刻意义和道理能帮助小读者学会良好的礼仪,成为一个行为举止大方得体,有教养的孩子。每天五分钟这一概念的提出,旨在提倡一种短平快的教育方式,让孩子从短暂的阅读中学会方法,懂得道理,提高自身的素质和教养。
热门推荐
  • 傲娇校草,别放手

    傲娇校草,别放手

    她住进了校草家?!莫名的成为了校草的未婚妻?!校草还很讨厌她?!刚好,她也不喜欢这个自以为是的家伙!!
  • 桐古

    桐古

    “每一件古物都有灵性,沏一壶茶,静下凡尘之心,聆听他们的千年之音”桐古不卖古物,只对有缘人开放,若有人打破桐古的宁静,那桐古的老板不会轻饶他。“闻一缕清淡雅香,喝一口香醇古茶,坐红木雕龙椅看那千年古书”
  • 感动青少年心灵深处的真情故事

    感动青少年心灵深处的真情故事

    本丛书精选了适合中小学生阅读的经典故事,这些故事意蕴深妙,语言简练,深入浅出地阐发了丰富的人生哲理,其中的智慧可以帮助中学生理解学习和生活的意义,有助于他们更好地贴近生活,融入社会。
  • 真鬼衙

    真鬼衙

    两千多年前的战国末年,鬼衙横空出世,替贵族们消灾来赚取钱财,在秦朝建立以后,始皇帝认为鬼衙掌握着生死的秘密,在鬼衙的第一任家主拒绝和大秦合作后,杀戮开始了,鬼衙遭到了毁灭性的打击,剩下的人决定隐世不出,直到有一天,他们重新打通了通往地府位面的道路。鬼衙的第一任家主文子恤一直是个谜,他一觉醒来,在上课!?
  • 变身少女的文娱日常

    变身少女的文娱日常

    安然一直觉得自己的人生就是在平凡中度过直到他(她)看见镜子前那个漂亮的妹子...
  • 修真狂医在都市

    修真狂医在都市

    “手相面相找对象,发财致富除小三,妙手神医来帮忙。”秦浩传承了师父的泡妞本领和旷世医术,凭着一身本事和一张子弹打不穿的厚脸皮,在这大都市里混得风生水起,清纯校花、极品护士、冷艳杀手……奋勇而来可是这些都不重要,最重要的是:这位小姐,你身上有凶兆!只有我才能帮你解开,要不……哎,你别走啊,价格好商量。”
  • 回忆的那个人

    回忆的那个人

    江晨枫:天陌集团老总儿子,不爱炫耀他老爸。有点叛逆,但不会主动惹事,也不爱学习。是被父亲逼着上学的。性格偏孤僻,不喜人多热闹。(母亲黎天姿难产去世了,父亲江陌为人严肃)宁珞萱:宁家独生女,父母亲的掌上明珠,没干过粗活。不会娇气,是个乖乖女。性格阳光开朗,不擅长自己决定事情。(父亲宁明师是商人,母亲田雅是全职太太)夏安学院:男女主人公所在城市的大学。(纯属虚构)
  • 跟明星学保养

    跟明星学保养

    世界上所有美丽的方法五花八门,美丽的表现千娇百媚,只有美丽的心情才能心花怒放!爱美之心,人皆有之,女人甚之。如何让美丽永驻,让健康长在,让魅力常伴,实在是一件闺中大事。女明星们每天那么忙,那么累,可是靓丽工程从不忽略,她们究竟有什么样的独家窍门和神奇配方呢?本书从九个方面一一道来,包括减肥、塑身、饮食、保健、运动、美容、美颜、护肤、丰胸等。所披露介绍之方方面面,无不是独家秘闻,先睹为快,方为上上策。明星为什么那么靓丽可人?明星为什么那么性感妩媚?明星为什么那么婀娜多姿?明星为什么那么星光四射?明星为什么那么肤白如脂?明星就是明星,明星自有独家的美丽秘方。
  • 冷酷王子PK高冷女神

    冷酷王子PK高冷女神

    她高冷,她温柔!她可爱。在雪樱贵族学院中她们与冷酷王子们又会擦出怎样的火花?
  • 一路清风

    一路清风

    大学生文青、秦风、陆军分别来自不同的地方,在校园生活中成为好友,共同经历了感情的风风雨雨、坎坷迷离,也卷入了社会的险恶纷争、尔虞我诈。上学、读书,就业、打拼,善恶不两立,爱情一线牵,一路红尘,一路清风……