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奇妙的完全数

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在遥远的古希腊有一个著名的数学学派――毕达哥拉斯学派.这一学派对数的性质异常感兴趣.他们发现,有些大于0的自然数的所有真因数(即那些可以整除该自然数的自然数,但不包括该自然数本身)之和比它们本身要大,如12的真因数有1、2、3、4、6,其和是16.另有一些自然数,它们的所有真因数之和比它们本身要小,如4的真因数有1、2,其和是3.那么,有没有所有真因数之和恰好等于它本身的数呢?有!他们把这样的数叫做完全数(也叫完美数).这一学派的创始人毕达哥拉斯曾说:“6象征着完满的婚姻以及健康和美丽,因为它的部分是完整的,并且其所有真因数之和等于6.”这意味着他已经发现了最小的完全数6.下一个完全数是28,这也是这个学派所发现的.

接下来的两个完全数,是毕达哥拉斯学派成员尼克马修斯发现的.他在其《数论》一书中有如下一段话:“第三个在百位数的深处,是496;第四个却在千位数的尾巴上,接近10 000,是8 128.它们具有一致的特性:尾数都是6或8,而且都是偶数.”

对于数学家来说,完全数的性质才是更为重要的.

公元前3世纪,古希腊著名数学家欧几里得在《几何原本》中给出并证明了一个漂亮的结论:如果2n - 1是一个素数(即质数),那么自然数2n-1(2n - 1) 一定是完全数.2n- 1 型的素数?这不就是梅森素数吗?正是.因此,我们可以说,只要能找到一个梅森素数,根据欧几里得的结论,我们马上就可以得到一个完全数.容易看出,通过欧几里得的结论得到的完全数都是偶数,于是一个非常自然的疑问产生了:是否每个偶完全数都具有欧几里得给出的形式呢?欧几里得之后2 000多年,18世纪的伟大数学家欧拉给了上述疑问一个明确的答复:如果一个数是偶完全数,则它一定可以表示成 2n-1(2n- 1),其中 2n- 1 是素数.于是,经过欧几里得与欧拉这两位数学家的强强联手,偶完全数的本质被解开了.

然而,完全数在自然数中是非常稀少的.现在,人们找到的完全数只有44个(与找到的44个梅森素数相对应,也包括6、28等),而且全都是偶完全数.那么,有没有奇完全数呢?没人知道.实际上,“奇完全数是否存在”这个问题目前仍是数学中的一大未解之谜呢!