最大素數(shù)有用嗎?安全上網(wǎng)就靠它

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 初中數(shù)學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

目前最大的素數(shù)找到啦:277232917-1。它也是人類發(fā)現(xiàn)的第50個梅森素數(shù)。這是1月初互聯(lián)網(wǎng)梅森素數(shù)大搜索(GIMPS)項目宣布的。

網(wǎng)購刷卡,先準(zhǔn)備兩個大素數(shù)

“大素數(shù)的應(yīng)用,主要是網(wǎng)絡(luò)密碼!敝锌圃簲(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)院研究員賈朝華說,上網(wǎng)都要用大素數(shù)為基礎(chǔ)的RSA等密碼算法。

RSA利用素數(shù),創(chuàng)建“內(nèi)外有別的密碼本”。好比你發(fā)電報,用電報局的公開密碼本A,翻譯內(nèi)容并發(fā)送,接受者則用私有的B密碼本解密。B與A對應(yīng),但知道A卻推不出B。

賈朝華說,密碼本“不對稱性”的根源是:乘法簡單,因式分解費(fèi)勁,因式分解一個大數(shù),尤其難。上千個二進(jìn)制位數(shù)的RSA密碼,沒法用計算蠻力破解。“找到大素數(shù),就可用于RSA密碼!辟Z朝華說。

下次網(wǎng)購支付時,記得感謝藏在密碼里拆解不開的素數(shù)。

另外,大素數(shù)還被用來考驗(yàn)計算機(jī)。intel檢驗(yàn)芯片就使用GIMPS的程序;SKYLAKE芯片曾由此發(fā)現(xiàn)BUG。

難解的數(shù)字之謎

梅森素數(shù)得名于一位十七世紀(jì)的法國數(shù)學(xué)家,即可寫作2n-1的素數(shù)。比如7=8-1,31=32-1。大數(shù)學(xué)家歐拉雙目失明,還心算出231-1是一個素數(shù)。

梅森曾猜測n是素數(shù)的話,2n-1也是素數(shù),他猜錯了。我們?nèi)圆恢飞財?shù)的分布規(guī)律,數(shù)量有限還是無限。

找最大素數(shù),等于找最大的梅森素數(shù)。相對普通數(shù)字,驗(yàn)證2n-1是不是素數(shù),有簡化的辦法。圖靈就設(shè)想用計算機(jī)找素數(shù)。1952年,美國人第一次用計算機(jī)找梅森素數(shù),幾小時就找到5個。

1990年代出現(xiàn)分布式計算的GIMPS項目,鼓勵網(wǎng)絡(luò)用戶貢獻(xiàn)計算力。1952年至今,計算機(jī)共找到38個梅森素數(shù),16個歸功于GIMPS。

第50個梅森素數(shù),由美國51歲的電氣工程師帕克首次驗(yàn)證。他業(yè)余替社區(qū)維護(hù)電腦,并用社區(qū)電腦計算素數(shù)。帕克成功的前提,是GIMPS上全世界愛好者的試錯。

漫天遍野是素數(shù)

賈朝華說,素數(shù)概念人人理解,所以公眾關(guān)注,從陳景潤到張益唐,大家也更熟悉數(shù)論學(xué)者。數(shù)學(xué)史上,數(shù)論一直是核心領(lǐng)域。如今有代數(shù)數(shù)論、解析數(shù)論、計算數(shù)論……隔行如隔山,即使是數(shù)論大同行,往往也看不懂彼此的進(jìn)展。

素數(shù)抽象也具體。打開汽車變速箱,就能看到素數(shù);ハ嘁Ш系拇笮↓X輪,齒數(shù)被設(shè)計成互質(zhì)的,多樣化咬合齒的搭配,避免磨損。生物的生命周期也往往是素數(shù),這樣與天敵重合的概率最小。

素數(shù),正因難以捉摸,豐富了整個世界。


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