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牛津大学教授解读质数之秘趣


http://www.sciencehuman.com   科学人  网站 2009-08-08

 

  第一个发现质数的居然是夏天鸣叫的蝉?皇家马德里队里关键球员的球衣号码为什么都是质数?当今的银行金融和电子商务密码的技术关键都在质数?日前,英国总领事馆文化教育处与江苏省科协邀请英国牛津大学教授Marcus du Sautoy(马科斯·杜·索托伊)来到南京,为市民揭开生活中隐藏的数学奥妙。

  质数对某些物种的繁衍起重要作用

  “质数是整个数学学科的基石,而第一个发现质数的不是数学家,而是夏天鸣叫的蝉!”马科斯研究发现,居住在北美洲的一种蝉有一个非常奇怪的生命周期,它在地下掩藏7年,7年以后才从地下爬出来,然后唱歌、宴会、交配,然后产卵,过了6个星期以后它们又回到地下。

  蝉选择了这个质数,在地下7年是巧合吗?马科斯认为,蝉选择一个质数的周期,是为了更多地躲避捕食者。“如果捕食者每6年出现,蝉每9年出现,那么它们将会在第18年相遇,但如果蝉选择7年一次出土的话,那么它们则要到第42年才相遇。”马科斯:“我们可以推断这是它们躲避天敌的自然选择。所以,质数对某些物种的繁衍起着非常重要的作用。”

  贝克汉姆的球衣号码也是质数

  超级球星贝克汉姆到皇家马德里队后为什么选择23号球衣?有人认为他崇拜飞人乔丹,所以选择了乔丹的号码,也有人认为这个数字不好,因为凯撒大帝是被人捅了23刀刺死的。但在马科斯看来,这是因为23是一个质数。

  马科斯说,在皇家马德里队,关键球员的球衣号码都是质数,卡洛斯是3号,齐达内是5号,劳尔是7号,罗纳尔多是11号。马科斯说,皇马队员认识到质数的重要,随着皇马变得越来越庞大,他们需要更多的质数。

  质数成未来密码安全守护神

  研究质数不仅是一个数字问题,也是一个涉及商业密码安全的核心问题。目前,在电子商务网站上购买商品的最通常的方式就是,通过安全连接,把信用卡号码、姓名、开账地址和送货地址发送到电子商务公司的服务器。那么,那家公司如何知道这些信息是你本人输入以及信用卡的使用得到了你的认可呢?“向购买者重新发送一份数字签名的采购单,这样核实订单要比传真由手写签名的采购单方便得多。”据介绍,目前国际上先进的“数字签名”,就是利于两个质数相乘进行的加密识别的新技术。

  马科斯解释,这两个质数无论是用哪一个与被加密的原文相乘,即对原文件加密,均可由另一个质数再相乘来进行解密。但是,若想用这个乘积来求出另一个质数,就要对大数进行分解质因子。分解一个大数的质因子是十分困难的。比如说126669,本身不是一个质数,它可以被两个数字相乘。除非你可以找到两个数相乘等于这个数,否则你不可能解密这张信用卡的密码。126669这个数比较小,所以当你尝试到了127的时候,你会发现127乘以997等于126669,当然“数字签名”是不会用这么小的数字的。若选用的质数足够大,这种求解几乎是不可能的。

  发现新质数奖你十万美元

  马科斯说,目前找到最大的质数,2的43112009平方-1,大概有1亿3000万数位,如果我们要一一写出每一位数的话,至少要两个月的时间。它也是非常特殊的质数,叫梅因质数,即2的整数次方,最后去掉1。2300多年来,人类仅发现47个质数是梅因质数。

  “目前,全球掀起了寻找梅因质数的新一轮热潮,而且都是一些业余的数学家参与,如果你发现了将会被授予10万美元的奖金!”马科斯介绍:“可以通过电脑从www.mersene.org网上下载一个软件,这个软件会一一搜索确认每个数是不是质数。”

  “我希望下一次在网站上看到南京人发现这样的新质数!”马科斯说。梅因质数的研究促进了计算数学、程序设计技术、网格计算技术以及密码技术的发展;探究梅森素数的方法还可用来测试计算机硬件运算是否正确。因此,科学家们普遍认为,对于梅森素数的探究能力如何,已在某种意义上标志着一个国家的科技水平。许小溯

    【江南时报】 

 


 

   

 

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