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第39章 扑朔迷离的“回文数猜想”

回文是文学中常用的修辞方法。

传说,古代有一个秀才游桂林的斗鸡山,觉得山名有趣,信口说出一句话:

“斗鸡山上山鸡斗。”

他想把这句话作为上联来对一副对联,可是下联自己也对不上来。回家后便请教自己的老师,老师想了一下说:“我不久前游览了龙隐洞,就以此给你对个下联。”老师念道:

“龙隐洞中洞隐龙。”

对得很巧。这是一副回文对联。

古代诗人王融曾写过一首著名的回文诗:“风朝拂锦幔,月晓照莲池。”反过来读:“池莲照晓月,幔锦拂朝风。”不管怎样读,都是一首诗。

有趣的是,数学家族里的主要成员数中也有回文的,你看数101,正着读倒着读都是101;再看32123,正着读倒着读都是32123。这种正反读都一样的数很多,数学家给它们起了一个特殊的名字——回文式数,简称回文数。

围绕着对回文数的研究,数学家们发现,有的回文数不老实,不是明明白白地站在数字的队伍里,而是隐藏在其他数里,经过特殊变换以后才显露真容。比如83,它不是回文数,将它与其倒数相加,83+38=121,就变成了回文数121。经过多次验算,数学家提出了一个猜想:任取一个自然数,把它倒过来与原数相加,然后把这个和数再与它的倒数相加,一直重复这个运算,最后总能得到一个回文数。数学家把这个猜想叫做“回数猜想”。

比如:

83:83+38=121,经过1步运算就能得到回文数121;68:68+86=154,154+451=605,605+506=1111,1111是回文数,只需3步运算就能得到;195:195+591=786,786+687=1473,1473+3741=5214,5214+4125=9339,要运算4步,得到的回文数是9339。

是不是所有数经过上述运算都能产生回文数?也就是说,回数猜想是对的还是错的?这个问题至今没有解决。

最初,人们是一个数一个数地去验算。当有人对196进行上述运算时,算了5万步,所处理的数已达到21000位,仍没有获得回文数。人们就猜测,也许196永远也变不成回文数。如果真的是这样,那么“回数猜想”就是错误的。然而,不管你算了多少步,这种运算总没到头,没到头就不能否定,要否定必须给出足够的理由。

后来,人们又发现,在10万个自然数中,有5996个数,不管运算多久,似乎也产生不出回文数,196就是其中最小的一个。但是,不管怎样运算,就是没有人能找出它们产生不了回文数的确凿证据来。所以只能用含糊的词“似乎”来表述。

一些数学家采取了另外的方法来研究。他们对既是质数又是回文数的数进行了特别的研究,一方面想看看这些数有什么特性或规律,另一方面也想从中找出证明回数猜想的蛛丝马迹。

通过研究,数学家发现了一些有特殊性质的回文质数。比如19391,把它的5个数字写在一个圆周上,你从其中任一个数开始,不管是顺时针写还是逆时针写,写出来的5位数都是质数。这种回文质数很少。

数学家还发现回文质数除11外必须有奇数个数字。因为每个有偶数个数字的回文数,必然是11的倍数,所以它肯定不是质数。比如125521是一个有6位数字的回文数。判断能被11整除的方法是:一个数所有偶数位数字之和与所有奇数位数字之和的差是11的倍数,那么这个数就能被11整除。125521的奇数位数字是1、5、2,而偶数数字是2、5、1,而偶数位数字是2、2、1,它们和的差是:

(2+5+1)-(1+5+2)=0是11的倍数,所以125521可以被11整除,它不是质数。

有些回文数相乘之后,所得乘积还是回文数。例如212×141=29892。这样的例子还不少:

11×11=121,22×22=484,111×111=12321,111×121=13431,111×131=14541,121×212=25652。

在回文数中平方数是非常多的,比如121=112,12321=1112,1234321=11112……一直到12345678987654321=1111111112。你随意找一些回文数就会发现,平方数所占的比例比较大。

立方数也有类似情况。

对回文质数的研究虽然取得了一些成绩,发现了一些特性,但是用它们也不能证明“回数猜想”。

数学家又大胆地猜想:回文质数有无穷多个;回文质数对(中间的数字是连续的,而其他数字都相等,如30103和30203)也有无穷多对。但是也没有人能证明这些猜想是对的。扑朔迷离的回文质数又给数学家们出了一个难题。