
在17世纪,法国的数学巨擘费马对质数的性质展开了深入研究。他定义了一种特殊的数,即费马数F(n) = 2^(2^n) + 1。当n取0, 1, 2, 3, 4时,F(n)分别为3, 5, 17, 257, 65537,这些数都成了质数。然而,当n增大至5时,费马数F5=4294967297变得异常庞大,费马并未继续验证。多年后,瑞士数学家欧拉证明,F5并非质数,而是1和6700417的乘积,这揭示了费马关于所有F5为质数的猜想是错误的。此后,数学家们再也没有发现任何一个费马数是质数,所有的费马数都是合数。
与此同时,法国数学家梅森也提出了一项关于梅森素数的猜想:当p为质数时,2^p-1也是质数。梅森通过验算发现,当p=2, 3, 5, 7, 17, 19时,2^p-1都为质数。后来,欧拉证明了p=31时,2^31-1亦为质数。然而,随着p值增大,验证过程变得极为复杂。p=11时,2^11-1=2047被证实为合数,23和是它的因子。
梅森留下的p=67, 127, 257三个梅森数,由于数值过大,直到250年后,美国数学家科勒才证明2^67-1=193707721×761838257287,是一个合数,这是第九个梅森数。20世纪,数学家们相继证明了第10个梅森数是质数,而第11个梅森数则是合数。这些发现进一步证明了质数的分布是无规律的,这给寻找质数规律带来了巨大挑战。
如今,数学家们发现了最大的梅森数,其数值为2^32582657-1,拥有9808357位。尽管人类能够找到巨大的质数,但质数的规律依然难以捉摸。这些质数的历史故事,不仅展示了数学的奇妙,也揭示了人类对数学探索的不懈追求。