希腊|什么是完全数?它起源于哪里?与现在的数学有关吗?

公元1世纪,毕达哥拉斯学派成员、古希腊著名数学家尼可马修斯在他的数论专著《算术入门》一书中,给出了6、28、496、8128这四个完全数,并且通俗地复述了欧几里得寻找完全数的定理及其证明。
他还将自然数划分为三类:富裕数、不足数和完全数,其意义分别是小于、大于和等于所有真因数之和。
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公元前3世纪时,古希腊数学家对数字情有独钟。他们在对数的因数分解中,发现了一些奇妙的性质,如有的数的真因数之和彼此相等,于是诞生了亲和数;而有的真因数之和居然等于自身,于是人们又诞生了完全数。6是人们最先认识的完全数。当研究数字的先师毕达哥拉斯发现6的真因数1、2、3之和还等于6。他激动地说:“6象征着完满的婚姻以及健康和美丽,因为它是完整的,并且其和等于自身。”
完全数在古希腊诞生后,像谜一样吸引着众多数学家和数学爱好者去寻找更多的完全数。可是,纵然为此呕心沥血,仍然没有人找到第五个完全数。后来,由于欧洲战争不断,希腊、罗马的科学也逐渐衰退,一些优秀的科学家带着他们的成果和智慧纷纷逃往阿拉伯、印度、意大利等国。从此,希腊、罗马文明一蹶不振。
直到1202年才出现一线曙光。意大利的斐波那契,青年时随父游历古代文明的希腊、埃及、阿拉伯等国,学到了不少数学知识。他才华横溢,后来写出名著《算盘书》,成为13世纪在欧洲传播东方文化和将东方数学系统地介绍到西方的第一人,并且成为西方文艺复兴前夜的数学启明星。斐波那契经过推算后宣布找到了一个寻找完全数的有效法则,可惜没有得到当时数学界的共鸣,只好不了了之。1460年,当人们还在为寻找更多完全数乐此不疲时,有人偶然发现在一位无名氏的手稿中,竟神秘地给出了第五个完全数33550336。它比第四个完全数8128大了4000多倍。
跨度如此之大,在计算并不发达的时代可想而知发现者的艰辛了。可惜手稿里没有说明他用什么方法得到的,也没有公布自己的姓名,使得人们迷惑不解。不过,在这位无名氏成果的鼓励下,15-19世纪是研究完全数不平凡的时代,其中17世纪出现了小高潮,而著名的“梅森猜测”就是这个时候诞生的。在研究与寻找的过程中,人们还发现完全数的一个奇妙现象。如果把一个完全数的各位数字加起来得到一个数,再把这个数的各位数字加起来,又得到一个数,一直这样做下去,结果一定是1。例如:数字28:2+8=10,1+0=1数字496:4+9+6=19,1+9=10,1+0=1
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这一现象意味着什么?法国数学家笛卡尔曾公开预言:“能找出的完全数是不会多的,好比人类一样,要找一个完全人亦非易事。”所以关于完全数还有许多待解之谜,比如:完全数之间有什么关系?完全数是有限还是无穷多个?存在不存在奇数完全数?从1952年开始,人们借助高性能计算机寻找完全数,至1985年才找到18个。而迄今为止,发现的30个完全数,统统都是偶数,于是,数学家提出猜测:存不存在奇数完全数?
1633年11月,笛卡尔给梅森的一封信中,首次提出了奇数完全数的研究。可惜直到他死也未能找到。而且至今,没有任何一个数学家发现一个奇数完全数。这又成为世界数论的一大难题。虽然谁也不知道它们是否存在,但经过一代又一代数学家的研究计算,有一点是明确的,那就是如果存在一个奇数完全数的话,那么它一定是非常大的。对奇数完全数是否存在,产生如此多的估计,也算得上是数学界的一大奇闻了。
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