小学数学故事：探寻之旅（一）

　　还记得年少时的梦吗？

　　还记得你小学时背诵的素数表吗？那时候它还叫做质数表“2、3、5、7……”如今你是否已经真正理解了老师说过的话：这些只能被1和本身整除的数，具有着无穷的魅力。

　　还记得你中学时计算的2的整数幂吗？计算机时代，作为二进制的体现，它们正大行其道。“2、4、8、16、32、64、128、256……”十多年来，个人计算机内存的容量正是经历了这些熟悉的数字，直到现在的2048M（2G）以及更多。

　　现在，让我们从这些2的整数幂中挑出以素数为指数的，再把它减1，试试看会发现什么？22－1＝3、23－1＝7、25－1＝31、27－1＝127……

　　嗯，你的心是不是激动起来了？一个伟大的发现似乎就在眼前……

　　别急别急，你的发现很妙，只是有些儿惋惜……你已经迟到了二千年。

　　在2300多年前，古希腊的数学家，那位写出不朽的《几何原本》的欧几里得在证明了素数有无穷多个之后，就顺便指出：有许多素数可以写成2P－1的形式，其中指数P也是素数。很容易想到，刚才你所发现的22－1、23－1、25－1、27－1正是其中排列最前的4个！

　　当P＝11、13、17、19、23……的时候，2P－1还是素数吗？到底有多少这种2P－1型的素数呢？在计算能力低下的公元前，这个关于素数的探寻之旅就已经吸引了无数的人。

　　人们唯独对素数如此着迷不是没有理由的，它有着许多简单而又美丽的猜想，有的已经成为定理，而有的则至今还没有答案。例如著名的哥德巴赫猜想，让人们苦苦追索：是否任何一个大于或等于6的偶数，都可以表示为两个奇素数的和？再比如孪生素数问题所提出的：象5和7、41和43这样相差2的素数，到底有多少对呢？

　　在数学史上起个大早的古希腊人还有许多关于素数的发现，完美数就是其中之一。毕达哥拉斯学派指出，如果一个数的所有因数（包括1但不包括它本身）的和正好等于它本身，则这个数就叫做完美数。很容易找到，6＝1＋2＋3是第一个完美数，28＝1＋2＋4＋7＋14则是第二个完美数。他们认为，上帝用6天创造了世界，因此6是最理想和完美的数字，而和6具有相同性质的数都堪称完美数。

　　欧几里得在《几何原本》中证明了如果2P－1是一个素数，那么2P－1（2P－1）一定是一个完美数（你会发现，当P分别等于2、3时，它就对应着前两个完美数6、28）。

　　再后来，欧拉进一步证明，每一个偶完美数也必定是欧几里得所给出的形式。（不要问我奇完美数呢？就连它是否存在，本身也是无数个关于素数的难题中至今未解的一个。）

　　很容易看到，找到了2P－1形式的素数，也就发现了新的完美数。

　　形如2P－1的素数还长期占据了人们寻找到的最大素数的光荣榜（仅在1989年后被39158×2216193－1夺走三年），因为判断这样一个数是素数的方法比判断一个差不多大小的其他类型数是素数的方法要简单得多。