有史以來發現的最大的素數是科學界的新里程碑

想象一個由一大串 1 組成的數字：1111111...111. 具體來說，連續 136,279,841 次。如果我們堆積那么多張紙，生成的塔將延伸到平流層。

如果我們在計算機中以二進制形式（僅使用 1 和 0）寫入這個數字，它只會填滿大約 16 兆字節，不超過一個短視頻剪輯。

轉換為更熟悉的十進制數字書寫方式，這個數字 – 它從 8,816,943,275...并結束......076,706,219,486,871,551 – 將超過 4100 萬位。它可以填滿一本書的 20,000 頁。

這個數字的另一種寫法是 2^136,279,841– 1.它有一些特別的地方。

首先，它是一個素數（意味著它只能被自身和 1 整除）。其次，這就是所謂的梅森素數（我們將介紹它的含義）。第三，它是迄今為止在數學研究中發現的最大素數，其歷史可以追溯到 2000 多年前。

發現

這個數字（簡稱 M136279841）是一個素數是由來自加利福尼亞州圣何塞的 36 歲研究員盧克·杜蘭特 （Luke Durant） 于 10 月 12 日發現的。杜蘭特是數千人中的一員，他們參與了一項名為 Great Internet Mersenne Prime Search 的長期志愿者 prime-search，或者GIMPS 的.

一個素數，它比 2 的冪小 1（或數學家寫成 2 的^p– 1） 被稱為梅森素數，以法國僧侶馬林·梅森 （Marin Mersenne） 的名字命名，他在 350 多年前研究了它們。前幾個梅森素數是 3、7、31 和 127。

杜蘭特通過數學算法、實用工程和大量計算能力的結合取得了他的發現。以前使用傳統計算機處理器 （CPU） 發現大型素數，而這一發現是首次使用另一種稱為 GPU 的處理器。

GPU 最初旨在加快圖形和視頻的渲染速度，最近被重新用于挖掘加密貨幣和為 AI 提供支持。

Durant 曾是領先的 GPU 制造商 NVIDIA 的員工，他在云中使用強大的 GPU 創建了一種跨越 17 個國家/地區的“云超級計算機”。幸運的 GPU 是位于愛爾蘭都柏林的 NVIDIA A100 處理器。

素數和完美數

除了發現的快感之外，這一進步還延續了可以追溯到數千年前的故事情節。數學家對梅森素數著迷的一個原因是它們與所謂的“完美”數有關。

如果將所有正確劃分它的數字相加時，它們加起來就是數字本身，那么這個數字就是完美的。例如，6 是一個完美的數字，因為 6 = 2 × 3 = 1 + 2 + 3。同樣，28 = 4 × 7 = 1 + 2 + 4 + 7 + 14。

對于每個梅森素數，也有一個偶數。（在數學中最古老的未完成問題之一中，不知道是否有任何奇數完全數。

縱觀歷史，完美的數字一直讓人類著迷。例如，早期的希伯來人和圣奧古斯丁認為 6 是一個真正完美的數字，因為上帝恰好在六天內塑造了地球（停在第七天）。

實用素數

素數的研究不僅僅是一個歷史奇觀。數論對于現代密碼學也是必不可少的。例如，許多網站的安全性依賴于找到大數的質因數的固有困難。

所謂的公鑰加密（例如，保護大多數在線活動的那種）中使用的數字通常只有幾百個十進制數字，與M136279841相比，這很小。

然而，數論基礎研究的好處——研究素數的分布、開發測試數是否為素數的算法以及尋找合數的因子——通常會在幫助維護我們數字通信的隱私和安全方面產生下游影響。

無休止的搜索

梅森素數確實很罕見：新記錄比上一個記錄大了 1600 多萬位，并且只是有史以來發現的第 52 個。

我們知道有無限多的質數。希臘數學家歐幾里得在 2000 多年前就證明了這一點：如果素數的數量有限，我們可以將它們全部相乘并加一。

結果不會被我們已經找到的任何素數整除，因此必須總是至少有一個素數。

但我們不知道是否有無限多的梅森素數——盡管它已經存在推測有。不幸的是，它們太稀缺了，我們的技術無法檢測到。

就目前而言，新的素數是人類好奇心的里程碑，并提醒人們，即使在一個由技術主導的時代，數學宇宙中一些更深層次、更誘人的秘密仍然遙不可及。挑戰仍然存在，邀請數學家和愛好者在無限的數字掛毯中尋找隱藏的模式。

因此，對完美的（數學）追求將繼續。

約翰·沃伊特， 數學教授 ，悉尼大學

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