原文作者:Marcus du Sautoy
翻译: 行可爱 校对:曾麟程,[遇见数学 ]翻译小组核心成员。
横向思维的数学家们数学家具有很强的横向思维能力。普林斯顿大学教授Enrico Bombieri认为,假如遇到了不可逾越的障碍:“当事情难以解决时,更好的做法通常是停下来问问自己:我的问题是可解的吗?”
最先开始尝试改变问题的是一个十五岁的男孩,卡尔·弗里德里希·高斯。十九世纪初,由于一块小小的石头,高斯一夜间成为了科学界的新星。这个世纪的开始伴随着一个新星球的发现,人们幸运地发现了位于火星和木星之间的一颗行星,并将它命名为谷神星。它的路径被连续追踪了几个周,但是,它在路过太阳背面时失踪了。高斯面临的挑战是在收集到的数据中找到规律。他向天文学家指出了可能会看到谷神星的天空区域。当然,他是对的。
但高斯不仅仅喜欢为星空寻找规律,他还热爱数字。在所有他热爱的关于数字的一切中,质数是他最钟情的珠宝。他幼时有一本对数书,书的最后有一张质数表。奇异的是现在两者被联系在了一起,因为高斯设法在两者之间找到了联系。
卡尔·弗里德里希·高斯
高斯尝试计算出有多少质数,而不仅仅是预测哪些数是质数。这就是最终解开质数的秘密的横向思维。他问:质数在全部数字中占多大比例?他发现数字越大,质数越少.他做了一张表,记录着质数所占的比例的变化.
例如,1000之内,平均每6个数中就有一个质数。
既然质数的分布看起来如此随机,也许掷骰子能够提供一个很好的质数分布模型。也许大自然用“质数骰子”来选择 1000 左右的质数,“质数”写在一面,另五面空白。为了决定1000是不是质数,大自然掷骰子来看它是否落在质数的一边。当然,这只是一个启发式模型。一个数要么是质数,要么不是质数,但高斯认为这个“质数骰子”也许会产生一个与真正的质数序列具有相似性质的数字序列。
当我们检查越来越大的数字的是否为质数时,骰子有几个面?对于1000左右的质数,大自然似乎使用了一个六面骰子;对于10000000左右的质数,需要一个15面骰子。(所以伦敦的某个电话号码是质数的概率是1/15。)高斯发现,他那本含有质数表的书开头的对数表,为确定质数骰子上有多少面提供了答案。