1、马林·梅森的梅森素数

形如2^p－1的正整数，其中p是素数，常记为Mp 。若Mp是素数，则称为梅森素数。梅森素数貌似简单，而研究难度却很大。它不仅需要高深的理论和纯熟的技巧，而且需要进行艰巨的计算。即使属于“猜测”部分中最小的M31=2147483647，也具有10位数。可以想象，它的证明是十分艰巨的。正如梅森推测：“一个人，使用一般的验证方法，要检验一个15位或20位的数字是否为素数，即使终生的时间也是不够的。

迄今为止，人类仅发现48个梅森素数。由于这种素数珍奇而迷人，它被人们称为“数学珍宝”。梅森素数历来是数论研究的一项重要内容，也是当今科学探索的热点和难点之一。

值得一提的是：在梅森素数的基础研究方面，法国数学家鲁卡斯和美国数学家雷默都做出了重要贡献；以他们命名的“鲁卡斯-雷默方法”是目前已知的检测梅森素数素性的最佳方法。此外，中国数学家和语言学家周海中给出了梅森素数分布的精确表达式，为人们寻找梅森素数提供了方便；这一研究成果被国际上命名为“周氏猜测”。

2、什么是梅森素数为什么要探索梅森素数？

梅森素数是由梅森数而来。所谓梅森数，是指形如2ⁿ-1的一类数，其中指数n是素数，常记为Mn，如果梅森数是素数，就称为梅森素数。用因式分解法可以证明，若2ⁿ-1是素数，则指数n也是素数。

“梅森素数”（Mersenne prime）是指形如2^P-1的素数，如2^2-1=3、2^3-1=7、2^5-1=31等。早在2300年前,古希腊数学家欧几里得用反证法证明素数有无穷多个；他认为，其中一些素数可写成2^P-1的形式。

由于2^P-1型素数具有独特的性质和无穷的魅力，千百年来一直吸引着众多的数学家和无数的业余数学爱好者对它进行探究。17 世纪法国数学家马林·梅森是他们中最杰出的探究者。

由于梅森学识渊博、才华横溢、为人热情以及最早系统而深入地研究2^P-1型素数，为了纪念他，数学界将这种特殊形式的素数命名为“梅森素数”。迄今为止,人类仅发现51个梅森素数。这种素数珍奇而迷人,因而被人们称为“数学宝山上的钻石”。梅森素数历来是数论研究的一项重要内容,也是当今科学探索的热点和难点之一。

2^P-1貌似简单,但探究难度却很大；当指数P值较大时，不仅需要高深的理论和纯熟的技巧，而且还需要进行艰巨的计算。1772年,有“数学英雄”美名的瑞士数学大师莱昂哈德·欧拉在双目失明的情况下，靠心算证明了2^31-1(即2147483647)是第8个梅森素数。这个具有10位的素数，堪称当时世界上已知的最大素数。

在“手算笔录”的年代，人们历尽艰辛,仅找到12个梅森素数。而计算机的产生加速了梅森素数探究进程。1952年，美国数学家拉斐尔·鲁滨逊等人使用SWAC型计算机在短短的几个月内，就找到了5个梅森素数：2^521-1、2^607-1、2^1279-1、2^2203-1和2^2281-1。

探索梅森素数的原因

它促进了分布式计算技术的发展。从最新的17个梅森素数是在因特网项目中发现这一事实，可以想象到网络的威力。分布式计算技术使得用大量个人计算机去做本来要用超级计算机才能完成的项目成为可能，这是一个前景非常广阔的领域，它的探究还推动了快速傅立叶变换的应用。

梅森素数在实用领域也有用武之地，现在人们已将大素数用于现代密码设计领域。其原理是：将一个很大的数分解成若干素数的乘积非常困难，但将几个素数相乘却相对容易得多，在这种密码设计中，需要使用较大的素数，素数越大，密码被破译的可能性就越小。

3、梅森素数的由来

早在公元前300多年，古希腊数学家欧几里得就开创了研究2p－1的先河。他在名著《几何原本》第九章中论述完全数时指出：如果2p－1是素数，则 2p－1（2p－1）是完全数。

1640年6月，费马在给马林·梅森（Marin Mersenne）的一封信中写道：“在艰深的数论研究中，我发现了三个非常重要的性质，我相信它们将成为今后解决素数问题的基础。” 这封信讨论了形如2p－1的数。

马林·梅森是当时欧洲科学界一位独特的中心人物，他与包括费马在内的很多科学家经常保持通信联系，讨论数学、物理等问题。17世纪时，学术刊物和科研机构还没有创立，交往广泛、热情诚挚的梅森就成了欧洲科学家之间联系的桥梁，许多科学家都乐于将成果告诉他，然后再由他转告给更多的人。梅森还是法兰西学院的奠基人，为科学事业做了很多有益的工作，被选为 “100位在世界科学史上有重要地位的科学家” 之一。

梅森在欧几里得、费马等人有关研究的基础上对2p－1作了大量的计算、验证，并于1644年在他的《物理数学随感》一书中断言：在不大于257的素数中，当p = 2、3、5、7、13、17、19、31、67、127、257 时，2p－1是素数，其它都是合数。前面的7个数（即2、3、5、7、13、17、19）已被前人所证实，而后面的4个数（即31、67、127、257）则是梅森自己的推断。由于梅森在科学界有着崇高的学术地位，人们对其断言都深信不疑。

后来人们才知道梅森的断言其实包含着若干错漏。不过他的工作却极大地激发了人们研究2p－1型素数的热情，使其摆脱作为 “完全数” 的附庸地位，可以说梅森的工作是2p－1型素数研究的一个转折点和里程碑。由于梅森学识渊博、才华横溢、为人热情以及最早系统而深入地研究2p－1型的数，为了纪念他，数学界就把这种数称为 “梅森数”，并以Mp记之（其中M为梅森姓名的首字母），即Mp=2p－1。如果梅森数为素数，则称之为 “梅森素数”（即2p－1型素数）。

4、梅森素数有哪些

目前仅发现51个梅森素数，最大的是M（即2－1），有24862048位。

有一类素数能够通过一个简洁的公式用其他更小的素数表达出来，这些素数称为梅森素数。

把素数2平方再减1，我们得到一个更大的素数3：22-1=3。素数是只能被1和自己整除的正整数。如果上式把平方改成立方，23-1=7，我们就能得到另一个更大的素数7。也许我们能够一直这样操作下去。那么，是不是所有素数之间都有这么简洁的关系呢？梅森素数以17世纪法国修士马林·梅森的名字命名。

素数通用公式？上段提到的公式：2的p次方-1=另一个素数，是否适用于所有的素数呢？上面已经验证公式对素数2和3是成立的。那么下一个素数5呢？2的5次方-1=31。哇！31可真是素数呢！然后，2的7次方-1=127。127也是一个素数！所以，上述公式对5和7也是成立的。

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