桑德拉(左)和奥利弗2月在斯坦福大学
澎湃新闻记者 罗昕 编译
距离“世界上迄今为止最大的素数”被发现不过三个月,素数界又有新发现!这一次的发现,有关素数的分布特征。
素数是比1大,且只能被1和其自身整除的自然数。一直以来,数学家们都以为素数的分布是随机的。然而据科学新闻网(sciencenews)的报道,斯坦福大学博士后研究员奥利弗(Robert Lemke Oliver)与斯坦福大学数字理论家桑德拉(Kannan Soundararajan)一起发现了素数的新特征:这群特别的数字原来更喜欢跟在一个“个位数”不同于自己(个位数)的素数后面。
让我们来解释一下。我们知道,所有两位数及多位数素数的个位数总是1、3、7、9四者之一(或者说除了2和5这两个素数,所有素数都是以1、3、7、9结尾的)。此前数学家们也认为素数以这四个数字结尾的机会大致均等,换言之以1结尾、以3结尾、以7结尾、以9结尾的概率都在25%左右。这一特征已经通过了数以百万的素数的检验。
也因此,数学家们之前认为素数是随机分布的。比如某一个位是1的素数,那么它的下一个素数以1结尾和以3结尾、以7结尾、以9结尾的概率都应大致相等。
“如果素数与素数之间没有相互作用,那么素数分布就应该是之前我们所想的那样。”桑德拉说,“但事实上,一些有趣的事发生了。”
发生了什么?原来桑德拉他们发现,尽管素数分别以这四个数字结尾的总几率大致相同,但它们出现的顺序却有所“偏好”。比如个位为7的素数,它后面更容易跟着一个个位为9、3或者1的素数,而不是个位也为7的素数。据《量子杂志》(Quanta Magazine)3月13日的报道,在前10亿个素数中,以9结尾的素数之后跟着以1结尾的素数的比例比跟着以9结尾的素数的比例高了65%。
当素数趋于无穷时,这样的“偏好”会慢慢消失,分布更趋向于随机。但不可否认的是,“偏好”还是存在的。更重要的是,这些素数对尾数的偏好还很不一致。比如在前1亿个素数中,有750万个以3结尾的素数之后紧跟的是以9结尾的素数,有600万个以3结尾的素数之后紧跟的是以1结尾的素数,而只有440万个以3结尾的素数之后紧跟的是以3结尾的素数。