说到质数,也许你不知道它是什么。不过稍微有点数学基础的人都会知道,质数是数学中的一个特殊数,也是一个比较常见的数。但是这个数字让很多数学问题没有解决。为什么质数如此特殊,以至于无数科学家为之着迷?今天我就来说说这个问题。
首先,什么是质数?其实质数是特殊的整数。比如我们知道0,1,2,3都是整数,但是这些整数都有一些特点。比如4可以由2*2组成,8可以由4*2组成。所以虽然整数很多,但是大部分都可以和其他整数相乘,所以这些可以直接由整数组成的整数就显得有点“多余”。所以人们想先去掉这些所谓的“多余的”数,看看“最基本的”数是什么。

比如数字16可以写成8*2,但是8本身可以写成4*2,那么16就可以写成4*2*2,但是事情就这样结束了吗?不会,因为4也可以写成2*2,所以最后16可以写成2*2*2*2,也就是说很多整数可以用最后几个简单整数相乘来表示。
其实上面的过程和质因数分解很像,基本思路也是一样的,所以我们想知道有没有一个判据可以一眼判断一个数“是否可以分解成一些基本数”?由此,素数的定义就浮出了水面。什么是质数,就是只能被1和它本身整除的数。例如,1是一个质数,因为它只能被1和它自己整除。2也是质数,因为它只能被1和它自己整除。

那么9是质数吗?不会,因为9除了1和它本身还能被3整除。所以不要以为只要是奇数就是质数。素数的定义相当严格:只能被1和它本身整除的数。
有了质数的定义,我们就要看一个整数有多少个质数。既然我们的整数是无限的,自然会认为应该有无限个质数,但这只是一个直观的猜测。要证明有无穷个素数,需要严格的数学推理,但这已经被数学家解决了,所以确实有无穷个素数。
接下来要研究素数在整数范围内是如何分布的,素数主要分布在整数的前面,还是素数在整数内是均匀分布的,等等。至此,事情开始变得复杂起来,因为素数在整数中的分布规律的研究已经被无数科学家研究过了,直到现在也没有明确它的规律。比如我举了一堆质数:2,5,7,11,13,17,19,23等等。你看到素数分布规律了吗?不会,你可以继续列,找出质数什么时候出现在整数里,完全没有规律。是的,这就是质数的魅力,因为人们一直在寻找规律,却一直找不到。

为什么质数的分布规律这么难找?根据定义,整数中的质数可以说是“基本数”,所有的整数都可以乘以质数。这个基本数似乎隐含了万物的一些基本规律,所以素数的分布规律就变得非常困难,产生了大量的数学问题,比如黎曼猜想,哥德巴赫猜想等等。
其实我叫你来是想找出整数中偶数的分布规律。明眼人一眼就能看出来。列出偶数0,2,4,6,8,10,12,14,16,可以看到偶数每隔一个数字出现一次。这个规律简单的不能再简单了,奇数的分布规律也一样。但是一旦研究了质数的分布规律,就麻烦了。

简而言之,质数之谜可以说是数学界永恒的难题。很多著名的猜想现在都很难证明,因为素数的分布规律真的很难找到。如果你看完这篇文章对数学感兴趣,不妨研究一下哥德巴赫猜想,因为这个猜想没有很深的数学基础也能理解。也许你只是解决了无数科学家无法证明的问题!我是肖鹏,来解决你的疑惑。如果喜欢文章,可以关注一下。
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