定 價(jià):28 元
叢書(shū)名:趣味數(shù)學(xué)叢書(shū)
- 作者:徐品方,徐偉著
- 出版時(shí)間:2012/3/1
- ISBN:9787030334640
- 出 版 社:科學(xué)出版社
- 中圖法分類:O1-49
- 頁(yè)碼:210頁(yè)
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開(kāi)本:16K
數(shù)學(xué)很奇妙,它就像是一座由數(shù)字、字母、符號(hào)和圖形構(gòu)成的迷宮。利用思維的力量去尋找迷宮正確道路的過(guò)程,充滿著挑戰(zhàn),也充滿著樂(lè)趣。
本書(shū)介紹了一些充滿奧秘與奇趣的數(shù)學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)歷史故事,包括神秘而有趣的自然數(shù)、妙趣橫生的墓志銘,以及數(shù)學(xué)歷史上的失誤等,這些內(nèi)容發(fā)人深思,令人驚訝,有些還會(huì)讓你會(huì)心一笑。相信本書(shū)能夠激發(fā)你對(duì)數(shù)學(xué)的興趣,鍛煉你的邏輯思維能力,提升你的創(chuàng)新意識(shí)。
本書(shū)語(yǔ)言通俗易懂,集知識(shí)性與趣味性于一體,非常適合小學(xué)高年級(jí)以上文化程度的大眾讀者閱讀。
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數(shù)學(xué)中有著許多奇妙有趣的數(shù)學(xué)問(wèn)題,本書(shū)選出十類約70個(gè)問(wèn)題,進(jìn)行淺顯、生動(dòng)的介紹,在介紹一些簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)知識(shí)的過(guò)程中,闡述前任學(xué)習(xí)或研究數(shù)學(xué)的方式、方法和歷程。書(shū)中有著一些鮮為人知的趣味數(shù)學(xué)題,可使讀者在輕輕松松閱讀的過(guò)程中鍛煉自己的數(shù)學(xué)思維、積累數(shù)學(xué)知識(shí)。
徐品方,1935年生,四川西昌市人,畢業(yè)于今四川師范大學(xué)數(shù)學(xué)系。四川西昌學(xué)院副教授,四川師范大學(xué)兼職教授。中國(guó)數(shù)學(xué)會(huì)及數(shù)學(xué)史分會(huì)會(huì)員,四川省科普作家,涼山州老科技工作者協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)。編著出版數(shù)學(xué)教育和數(shù)學(xué)史著作30部,共500多萬(wàn)字。發(fā)表論文或科普文章70多篇。專著有《趣味古算詩(shī)題解》、《數(shù)學(xué)趣話》、《白話九章算術(shù)》、《數(shù)學(xué)詩(shī)歌題解》、《女?dāng)?shù)學(xué)家傳奇》、《笛卡爾》、《數(shù)學(xué)王子高斯》、《定理多證,定義多解》,合著《數(shù)學(xué)符號(hào)史》、《中國(guó)古算家的成就與治學(xué)思想》、《中學(xué)數(shù)學(xué)簡(jiǎn)史》、《中世紀(jì)數(shù)學(xué)泰斗秦九韶》、《古算詩(shī)題探源》,主編《數(shù)學(xué)簡(jiǎn)明史》,參編師專教材《初等集合研究》,以及大學(xué)教材《數(shù)學(xué)簡(jiǎn)史》、《世界大發(fā)現(xiàn)》(數(shù)學(xué)·物理學(xué)卷)等。
徐偉,1963年生,四川西昌市人,1990年畢業(yè)于涼山州教育學(xué)院數(shù)學(xué)系,F(xiàn)為四川西昌市第三初級(jí)中學(xué)一級(jí)數(shù)學(xué)教師,曾榮獲西昌市政府頒發(fā)的“西昌市首屆中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)能手”稱號(hào);合著《古算詩(shī)題探源》一書(shū),發(fā)表論文多篇,其中一篇獲2005年涼山州委、州政府頒發(fā)的“涼山州第五屆自然科學(xué)優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文”二等獎(jiǎng)。
1 充滿奧秘的數(shù)學(xué)
1 充滿奧秘的數(shù)學(xué)
數(shù)學(xué)是個(gè)萬(wàn)花筒 , 里面有許多形形色色的美麗 、 和諧的趣事 , 十分奇妙 、 有趣 。
公元前 3 世紀(jì) , 古希臘的阿基米德對(duì)數(shù)學(xué)十分癡迷 。 “仿佛他家中有一個(gè)絕 色的仙女 , 與他形影不離 , 使他神魂顛倒 , 忘了吃 , 忘了喝 , 也忘了自己 。 有 時(shí) , 甚至在洗澡時(shí) , 也用手指在爐灰上畫(huà)幾何圖形 , 或者在涂滿擦身油的身上 畫(huà)線條 , 他完全被神女繆斯的魅力征服 ! 這是近兩千年前的古希臘歷史學(xué)家 、 傳記作家普魯塔克 (Plutarch , 約 46 ~ 約 127) 對(duì)阿基米德的評(píng)述 (解延平等 , 1987)96 。
1.1 破譯密碼王中王
先講一個(gè)有趣的故事 。
稻田邊立著穿蓑衣的稻草人 。 幾天過(guò)去 , 鳥(niǎo)兒便知道這是假人 , 大膽地飽 食快成熟的稻谷 , 還故意站在稻草人頭上鳴叫 “假假假” 。 后來(lái) , 稻田主人自己 穿上蓑衣站在田邊 。 鳥(niǎo)兒又像過(guò)去一樣來(lái)吃谷子 , 吃完后站在 “稻草人” 頭上 , 最終被稻田主人抓住 。 稻田主人大笑道 : “你天天在叫假假假 , 今日叫你撞上真 真真 !”
下面要講的密碼的故事 , 絕不是假假假 , 而是真真真 !
密碼一般是用 0 ~ 9 的 10 個(gè)數(shù)字中的一些數(shù)字組成的秘密記號(hào) , 只有自己 (如銀行卡密碼 、 電腦密碼等) 或雙方 (如通信密碼) 知道 。
密碼通信在軍事 、 政治 、 經(jīng)濟(jì)上都是必不可少的 。
1.密碼的歷史悠久
密碼的歷史悠久 , 我國(guó)自古有之 。 例如 , 宋朝曾將 40 個(gè)軍用短語(yǔ)密碼用序 號(hào) 1 , 2 , . , 40 表示 ; 另用一首只有 40 個(gè)字 (沒(méi)有重復(fù)字眼) 的五言詩(shī)中的字 一一對(duì)應(yīng) 。 若送密碼 , 寫(xiě)一普通公文 , 其中包含詩(shī)中對(duì)應(yīng)序號(hào)的一個(gè)字眼 , 并 在此字上加蓋圖章 。 例如 , 要求增兵 , 從密碼中查 “請(qǐng)?zhí)肀?是第 14 個(gè)軍用短 語(yǔ) , 詩(shī)中對(duì)應(yīng)的第 14 個(gè)字是 “別” 字 。 于是寫(xiě)一封信夾進(jìn) “別” 字 , 并在其上 蓋章 。 收信人一看便知是要求增兵援助了 (徐品方等 , 2007a)64 ~ 65 。
又傳說(shuō) , 北宋年間 , 遼國(guó)奸細(xì)王欽若打入宋朝內(nèi) “臥底” 。 遼國(guó)要送密件給 他時(shí) , 為逃避路上盤(pán)查 , 把密件蠟丸塞入送信人切開(kāi)的大腿肌肉里 , 待傷愈后 送給王欽若 。 這是歷史上最野蠻的傳送密件的方法之一 。
在國(guó)外 , 歷史上為保衛(wèi)祖國(guó)破譯敵人密碼的數(shù)學(xué)家也不乏其人 。
16 世紀(jì) , 在一次法國(guó)與西班牙的戰(zhàn)爭(zhēng)中 , 西班牙人編制了一份自認(rèn)為極其 安全的密碼 , 沒(méi)想到法國(guó)數(shù)學(xué)家韋達(dá) (F.Vieta , 1540 ~ 1603 ) 利用數(shù)學(xué)方法破 譯了這份數(shù)百字的密碼 , 使法國(guó)軍隊(duì)打敗了對(duì)方 。 西班牙國(guó)王開(kāi)始還不相信他 們的密碼能被破譯 , 認(rèn)為法國(guó)人采用了邪術(shù) , 后來(lái)得知是韋達(dá)搞的 , 憤怒的西 班牙宗教裁判所缺席判處燒死韋達(dá)的極刑 。 當(dāng)然 , 韋達(dá)遠(yuǎn)隔異國(guó) , 宗教裁判所 鞭長(zhǎng)莫及 , 無(wú)法得逞 。
第二次世界大戰(zhàn) (1939 ~ 1945) 中 , 英國(guó)數(shù)學(xué)家圖靈 (A.M.Turing , 1912 ~ 1954) 于 1943 年根據(jù)數(shù)學(xué)原理設(shè)計(jì)了一臺(tái)叫 “烏爾特拉” 的密碼自動(dòng)破譯機(jī) , 又稱圖靈機(jī) 。 德國(guó)諜報(bào)部門(mén)用性能最優(yōu)良的發(fā)報(bào)機(jī)發(fā)送出的各種密碼 , 都能被 圖靈機(jī)自動(dòng)譯出 , 致使德軍連連失敗 。 德軍統(tǒng)帥部直到戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束時(shí) , 還一直相 信他們優(yōu)良的發(fā)報(bào)系統(tǒng)絕對(duì)安全 , 認(rèn)為失密是內(nèi)部出了叛徒 , 當(dāng)時(shí)還千方百計(jì) 在內(nèi)部捉拿 “奸細(xì)” 。 然而 , 他們做夢(mèng)也沒(méi)有想到 , 密碼是被年輕的數(shù)學(xué)家圖靈 用數(shù)學(xué)方法破譯的 。 英國(guó)首相丘吉爾稱圖靈機(jī)為 “英國(guó)的秘密武器” , 為此 , 圖 靈榮獲了帝國(guó)勛章 。
無(wú)獨(dú)有偶 , 在第二次世界大戰(zhàn)時(shí) , 美軍科學(xué)家也用數(shù)學(xué)方法成功地破譯了 日軍的密碼電報(bào) , 得知日本空軍頭目山本五十六的動(dòng)向 , 預(yù)先設(shè)下埋伏 , 一舉 擊落了山本五十六的座機(jī) , 使這個(gè)日本侵略軍的頭目葬身孤島 。
然而有矛必有盾 , 隨著一個(gè)個(gè)密碼被破譯 , 新的更為復(fù)雜的密碼不斷編制 出來(lái) 。
2.RSA 密碼的誕生
物換星移幾度秋 , 時(shí)間匆匆地進(jìn)入 20 世紀(jì) 70 年代 , 一種亙古未有的密碼 , 神奇般地降臨大地 , 向數(shù)學(xué)家 、 計(jì)算機(jī)專家的智慧發(fā)出了挑戰(zhàn) 。
1978 年的一天 , 美國(guó)青年科學(xué)家里維斯特 (Rivest) 、 夏米爾 (Shomir) 和 阿德利曼 (Adleman) 三人相約悄悄來(lái)到紐約 , 共商設(shè)計(jì)令全球最難解的一種密 碼系統(tǒng) 。 三人中兩人是數(shù)理邏輯學(xué)家 , 一人是計(jì)算機(jī)專家 , 他們憑借著超群的 智慧和極其獨(dú)特的設(shè)密技術(shù) , 經(jīng)過(guò)夜以繼日的不懈努力 , 發(fā)明了一種長(zhǎng)達(dá) 129 位的長(zhǎng)碼 。 這是一種最為先進(jìn) 、 最為復(fù)雜的密碼系統(tǒng) , 起名為 “RSA129” , 取 三位發(fā)明者姓名的頭一個(gè)字母 , 后人統(tǒng)稱 RSA 密碼系統(tǒng) 。
他們把這個(gè)發(fā)現(xiàn)寫(xiě)成文章 , 投寄給美國(guó)最有影響的科普雜志 《科學(xué)美國(guó) 人》 。 在文章中 , 他們以年輕人特有的幽默 , 詼諧地宣布說(shuō) , 誰(shuí)能解出 RSA129 密碼 , 將能獲得 100 美元的獎(jiǎng)勵(lì) , 因?yàn)樗麄兡貌怀龈嗟腻X 。
文章以最快的速度發(fā)表了 , 喜歡標(biāo)新立異 、 尋找 “奇聞” 的美國(guó)讀者 , 爭(zhēng) 讀和傳播這個(gè) “公開(kāi)秘密” 的信息 。 它首先在美國(guó)引起轟動(dòng) , 隨后又很快在全 球數(shù)學(xué)界和計(jì)算機(jī)界傳開(kāi) 。 許多專家學(xué)者躍躍欲試 , 倒不是為了那微薄的 100 美元的獎(jiǎng)金 , 而是試圖登上密碼界的珠穆朗瑪峰 。 但是 , 他們低估了 RSA 密碼 系統(tǒng)的難度 , 個(gè)個(gè)都以失敗而告退 。
科學(xué)家認(rèn)為 , 解開(kāi) RSA129 這個(gè)有史以來(lái)最難的密碼系統(tǒng) , 并非是一種趣 味游戲 , 它涉及數(shù)論里因數(shù)分解問(wèn)題 。 解開(kāi)它不僅在理論密碼學(xué) 、 數(shù)理邏輯學(xué) 和數(shù)論上都有重大意義 , 而且直接影響當(dāng)代商業(yè)與軍事部門(mén)所使用密碼的生存 與命運(yùn) , 因?yàn)橐坏┢谱g , 許多銀行 、 公司 、 政府和軍事部門(mén)現(xiàn)行所使用的密碼 系統(tǒng)必須全部改換 , 才能防止保密系統(tǒng)泄密 。
面對(duì)這個(gè)誘人的理論與應(yīng)用重大課題 , 許多人運(yùn)用各種辦法去解開(kāi)它 。 時(shí) 間一年一年過(guò)去了 , 然而沒(méi)有人成功 , “竹籃打水一場(chǎng)空” 。
這時(shí) , 有人似貶實(shí)褒地 “罵” 道 : “這三個(gè)野小子 , 十分厲害 。” 也有人說(shuō) RSA129 是一個(gè)根本不能破譯的 “大騙局” , 是一個(gè) “圈套” 。 這話傳到發(fā)明者之 一里維斯特耳朵里 , 他平靜地回答說(shuō) : 這絕不是騙局 , 也不是圈套 , 而是科學(xué) 。 并且告訴大家說(shuō) , 如果想靠個(gè)人單干的小打小鬧或零敲碎打解開(kāi) RSA129 密碼 , 那么人類至少要花 4000 年 ! 他又暗示說(shuō) , 只有集中力量 , 進(jìn)行連續(xù)的跨國(guó)聯(lián)網(wǎng) 大會(huì)戰(zhàn) , 才會(huì)有可能成功 。
3.智慧的較量
人們從失敗中發(fā)現(xiàn) , 這類 RSA 密碼系統(tǒng)是一種與數(shù)的因數(shù)分解有關(guān)的數(shù)學(xué) 方法 , 用它可以編 、 譯密碼 。 聰明的發(fā)明者正是利用數(shù)論專家目前還難以解決 大數(shù)的因數(shù)分解之機(jī) , 編制成了這種難以破譯的密碼系統(tǒng) 。
我們知道 , 用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)進(jìn)行兩個(gè)很大的數(shù)相乘是件極容易的事 。 例如 , 9 位數(shù) 193707721 和 12 位數(shù) 761838257287 相乘 , 用計(jì)算機(jī)只需幾秒鐘就可得出積 數(shù) 267 - 1 。 但是反過(guò)來(lái) , 如果不知道這兩個(gè)因數(shù) , 要求完成乘積 (267 - 1) 的因 數(shù)分解 , 卻不容易 , 積的位數(shù)越多 , 計(jì)算機(jī)所耗時(shí)間越多 。 有人統(tǒng)計(jì) , 若進(jìn)行 兩個(gè) 101 位數(shù)的積的因子分解 , 最快的計(jì)算機(jī)也要幾十萬(wàn)億年的時(shí)間 。 因此 , 求一個(gè)大數(shù)的因數(shù)分解 , 必須采用數(shù)學(xué)家們研究出新的計(jì)算方法 , 同時(shí)輔之以 電子計(jì)算機(jī)工作才行 。 里維斯特三人正是利用了數(shù)學(xué)家目前對(duì)大數(shù)的因數(shù)分解 的困難 , 研制了這一可以公開(kāi)卻又無(wú)法破譯的密碼 。 短短幾年間 , 這一密碼得 到了一些國(guó)家安全部門(mén)的廣泛應(yīng)用 。
RSA 密碼系統(tǒng)的基本思想是 : 取兩個(gè)充分大的素?cái)?shù)的乘積 , 如果需要發(fā)送 秘密文電 , 只需公開(kāi)告訴發(fā)電報(bào)的人這兩個(gè)素?cái)?shù)的乘積是多少 , 并說(shuō)明如何用 它進(jìn)行編碼 , 但不必告訴他這兩個(gè)素?cái)?shù) 。 發(fā)報(bào)人按編碼進(jìn)行發(fā)送秘密文電 , 而 收?qǐng)?bào)人只要對(duì)這兩個(gè)很大的素因數(shù)嚴(yán)守秘密 , 任何人都無(wú)法破譯 , 只有他本人 知道這一密碼電報(bào) 。
RSA 密碼系統(tǒng)的出現(xiàn) , 一方面給一些國(guó)家安全部門(mén)帶來(lái)了喜悅與通信的安 全感 , 另一方面卻給數(shù)學(xué)王國(guó)的數(shù)學(xué)家?guī)?lái)了極大的震動(dòng) 。 頓時(shí) , 數(shù)壇的能工 巧匠驚惶不安 , 被譽(yù)為 “數(shù)學(xué)皇后” 的數(shù)論以及 “計(jì)算之王” 的計(jì)算機(jī)等的尊 嚴(yán)受到了嚴(yán)重的損傷 , 數(shù)論再也不是 “世外桃源” , 再也不是與實(shí)踐不沾邊 、 純 之又純的數(shù)學(xué)理論了 。 幾千年來(lái)始終潔白如玉 、 一塵不染的素?cái)?shù)的性質(zhì)一下子 敗在了國(guó)家諜報(bào)工作人員的腳下 , RSA 系統(tǒng)密碼出奇地鉆了數(shù)學(xué)家們暫時(shí)不知 的大空子 , 給他們出了一道極富挑戰(zhàn)性的難題 。
4.毅力是永久的享受
在挑戰(zhàn)面前 , 數(shù)學(xué)家們積極投身到大因數(shù)分解的玄機(jī)妙算之中 , 佐治亞大 學(xué)的波梅蘭斯教授說(shuō) : “這種密碼系統(tǒng)是由于無(wú)知而成功的一項(xiàng)應(yīng)用 。 它的產(chǎn)生 使更多的人熱衷于研究數(shù)論了 。 可以說(shuō) , 對(duì)分解因數(shù)束手無(wú)策的數(shù)學(xué)家越多 , 這種密碼就越好 。”
數(shù)學(xué)家的科學(xué)使命遭到如此重大的打擊 , 極大地刺傷了他們的自尊心 。 他 們迅速地向編密碼專家發(fā)出了應(yīng)戰(zhàn)的誓言 : “我們必須知道 , 我們必將知道 ! 為了攻克大因數(shù)分解這座崎嶇曲折的數(shù)論山峰 , 他們熬過(guò)無(wú)數(shù)寒暑 , 度過(guò)無(wú)數(shù) 不眠之夜 , 無(wú)數(shù)次坐在計(jì)算機(jī)面前進(jìn)行計(jì)算 、 推理與沉思 。 他們使用運(yùn)算速 度越來(lái)越快的計(jì)算機(jī) , 研究改進(jìn)數(shù)學(xué)計(jì)算的方法 , 其間又創(chuàng)立了新的數(shù)學(xué)分 支 “計(jì)算數(shù)論” 。 短期內(nèi)取得了可喜的進(jìn)展 , 他們進(jìn)行因數(shù)分解的位數(shù)迅速 增大 。
例如 , 1984 年 2 月 13 日 , 美國(guó) 《時(shí)代》 周刊介紹了美國(guó)科學(xué)家西蒙斯 、 戴 維斯和霍爾德里奇 3 人 , 用 32 小時(shí)解開(kāi)了 3 個(gè)世紀(jì)之久未解決的難題 ―― 69 位 數(shù)的因數(shù)分解 。
時(shí)間不斷在改寫(xiě)歷史的記錄 , 突破性的奇跡接踵而來(lái) 。
1986 年末 , 已有一些國(guó)家能在一天之內(nèi)分解一個(gè) 85 位的數(shù) ; 1988 年 , 可 分解 100 位長(zhǎng)的大數(shù) ; 1990 年 , 美國(guó)數(shù)學(xué)家 J.波拉德和 H.蘭斯拉發(fā)現(xiàn)了一個(gè) 155 位數(shù)的分解方法 . .
數(shù)學(xué)界的消息 , 使美國(guó)保密機(jī)構(gòu)感到震驚 。 因?yàn)榇饲懊绹?guó)絕大多數(shù)保密體 系是使用 150 位長(zhǎng)的大數(shù)來(lái)編制密碼 。 現(xiàn)在感到不安的不再是數(shù)學(xué)家 , 而是那 些得逞一時(shí)的國(guó)家安全部門(mén)了 。
5.破譯 RSA129 密碼的成功
光陰荏苒 , 日月如梭 , 距 RSA 系統(tǒng)問(wèn)世 12 年之后 , 數(shù)學(xué)家們?cè)谝驍?shù)分解 上取得了節(jié)節(jié)勝利 , 鼓舞著揭開(kāi) RSA129 之謎的科學(xué)家 , 他們開(kāi)始醞釀 、 策劃 直搗令人咋舌 “要花 4000 年” 解決的 RSA129 “大圈套 、 大騙局” 的難題了 。
科學(xué)家們終于接受發(fā)明者的 “大兵團(tuán)作戰(zhàn)” 的建議 。 他們紛紛呼吁 : 集中 全球的 “密碼學(xué)精英” 和大量高性能的計(jì)算機(jī) , 全力以赴 “跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)大會(huì)戰(zhàn)” 直搗黃龍 。
說(shuō)起來(lái)容易 , 做起來(lái)太難了 , 舉行這樣的 “會(huì)戰(zhàn)” , 不僅需要一筆不小的資 金 , 而且還要有一個(gè) “愿作嫁衣裳” 的機(jī)構(gòu)出面組織 , 進(jìn)行協(xié)調(diào) 。
美國(guó)著名的 “貝爾通信公司” 負(fù)責(zé)科研的 “科爾公司” 的決策者們高瞻遠(yuǎn) 矚 , 提供資金贊助并組織了這一世界性的大會(huì)戰(zhàn) 。 1990 年初 , 五大洲 600 多位 解密專家和 1600 臺(tái)高性能的計(jì)算機(jī) , 匯合在一起 , 一場(chǎng)空前壯觀的破譯 “世界 密碼之王” 的大會(huì)戰(zhàn)的帷幕啟開(kāi)了 。
組織者們食不甘味 , 寢不安席 ; 專家學(xué)者們送走了多少個(gè)星光交輝的夜 晚 , 迎來(lái)了多少朝霞如火的清晨 , 他們有序地 、 科學(xué)地向密碼的珠穆朗瑪峰 攀登 。 具體負(fù)責(zé)的科爾公司的阿杰恩 ? 倫斯特博士說(shuō) : “計(jì)算機(jī)已經(jīng)告訴我 們 , 破譯的困難程度如同要在一堆地球一樣大的干草堆中找出總共 850 萬(wàn)枚 縫衣針 !
“天機(jī)云棉用在我 , 剪裁妙處非刀尺 ! 精英們經(jīng)過(guò)整整 8 個(gè)月的連續(xù)苦戰(zhàn) 終于成功了 。 他們破譯了 RSA129 密碼 。 用過(guò)的草稿紙記載了多少成功和失敗 , 凝結(jié)著多少團(tuán)結(jié)合作的汗水和心血啊 !
估計(jì)單干要 4000 年的工作量 , 集體合作只花 240 天就完成了 。 這不是 1 天 約等于 16.6 年嗎 ?
科爾公司在紐約舉行了一次別開(kāi)生面的招待會(huì) , 會(huì)上倫斯特博士宣布成功 地破譯了 10 多年前 3 位發(fā)明家設(shè)置的這個(gè)被認(rèn)為永遠(yuǎn)無(wú)法破譯的 “密碼王中 王” 。 發(fā)明者之一里維斯特親手將一張 100 美元的支票 “獎(jiǎng)” 給科爾公司的倫斯 特博士 。 會(huì)場(chǎng)頓時(shí)爆發(fā)出一片善意的笑聲 , 接著響起經(jīng)久不息的雷鳴般的掌聲 和歡呼聲 。
人們想不到才十幾年 , 計(jì)算機(jī)發(fā)展竟如此迅速 。 對(duì)此 , 里維斯特總結(jié)說(shuō) : “由此看來(lái) , 在我們這個(gè)計(jì)算機(jī)飛躍發(fā)展的時(shí)代 , 絕對(duì)無(wú)法破譯的密碼是根本不 存在的 !
當(dāng)然 , RSA 密碼系統(tǒng)中長(zhǎng)達(dá) 129 位數(shù)的特殊長(zhǎng)碼破譯了 , 但對(duì) 150 位數(shù)以 上的長(zhǎng)碼 , 還沒(méi)有找到一般的方法 。 有人預(yù)測(cè) , 照這樣形勢(shì)發(fā)展 , 破譯 RSA 密 碼系統(tǒng)的任何密碼的日子為期不遠(yuǎn)了 。
活生生的現(xiàn)實(shí)把數(shù)學(xué)家從一張紙 、 一支筆的小天地里逼上了應(yīng)用數(shù)學(xué)廣闊 天地的 “梁山” , 他們以迅猛異常的勇敢精神 , 殺出了一條血路 , 直搗密碼的 心臟 。
RSA 密碼系統(tǒng)的編制與破譯 , 在一定程度上推動(dòng)了數(shù)學(xué)的發(fā)展 , 建立了計(jì) 算機(jī)應(yīng)用的新天地 , 并且催生了 “計(jì)算數(shù)論” , 使人們看到公元前發(fā)現(xiàn)的數(shù)論這 門(mén)純數(shù)學(xué)理論科學(xué) , 在 3000 年后的當(dāng)代大顯身手 , 應(yīng)用于實(shí)踐的可能性 , 數(shù)論 再也不是 “世外桃源” 和 “空中樓閣” 了 。 同時(shí) , 數(shù)學(xué)家的工作也充實(shí)和發(fā)展 了密碼學(xué) , 使密碼分析實(shí)現(xiàn)了數(shù)學(xué)化 、 機(jī)械化 。
思考題 1 證明 324-1 一定有約數(shù) 91 。 (浙江師范大學(xué) 1985 年初中數(shù)學(xué)競(jìng) 賽題)
注 : 因式分解是一種重要的恒等變形 , 用途廣泛 。 這里僅舉一個(gè)解決整除 性的題 , 只要分解因式中有 91 因數(shù)即成 。
1.2 筆尖下發(fā)現(xiàn)行星
有這樣一則有趣故事 。 一天 , 地理教師上課時(shí)對(duì)學(xué)生說(shuō) : “誰(shuí)能在地圖上指 出美洲的位置 ?”
尼克走到地圖面前 , 準(zhǔn)確地找到了美洲的所在 。
“好 , 同學(xué)們 , 再告訴我 : 誰(shuí)發(fā)現(xiàn)了美洲大陸 ?” 教師又問(wèn) 。
學(xué)生們異口同聲地回答 : “尼克 !
這只是一則笑話 。 但要問(wèn)問(wèn) , 誰(shuí)發(fā)現(xiàn)了天王星和海王星 , 你知道嗎 ?
每當(dāng)夜幕降臨 , 仰望晴朗的夜空 , 上面點(diǎn)綴著無(wú)數(shù)的繁星 , 閃爍著光亮的 星球優(yōu)美 、 和諧地布于太空 , 有條不紊地運(yùn)動(dòng)著 , 呈現(xiàn)出一幅絢麗的奇特 圖案 。
幾千年來(lái) , 天空中隱藏著無(wú)窮無(wú)盡的奧秘 , 我們的祖先很早就已對(duì)地球附 近的五大行星 (水星 、 金星 、 火星 、 木星和土星) 有所認(rèn)識(shí) , 并不停地探索著 這些大行星的規(guī)律 。
1766 年 , 德國(guó)數(shù)學(xué)教師提丟斯 (J.D.Titius , 1729 ~ 1796) 發(fā)現(xiàn)各大行星 到太陽(yáng)的平均距離是有如下規(guī)律的一數(shù)列 , 即從第三項(xiàng)起 , 后一項(xiàng)是前一項(xiàng)的 2 倍 (今稱等比數(shù)列) :
0 , 3 , 6 , 12 , 24 , 48 , 96 , 192 , 384 , .
為了讓人們?nèi)菀子涀∵@數(shù)列的數(shù)目 , 提丟斯把每一個(gè)數(shù)加 4 再除以 10 , 就 得到下表中的數(shù)據(jù) 。