兩個素數(shù)打贏的戰(zhàn)爭
來源:科學(xué)松鼠會 文章作者:安婆婆 2009-07-03 10:28:05
![](https://files.eduuu.com/img/2018/09/12/105941_5b98811d5e44f.png)
寧小寶上課又遲到了。歷史老師正在回顧地球人和天煞星人因為搶奪小行星資源引發(fā)的那場戰(zhàn)爭。這個本想溜進(jìn)來的倒霉蛋剛好被逮到:“寧小寶,你能不能告訴大家,這場戰(zhàn)爭的導(dǎo)火索是什么?”小寶當(dāng)場就凝固在那里了,額頭上一滴汗。老師的眼睛掃向全班,所有的頭都埋得更低了。老師嘆了口氣,恢復(fù)了機(jī)械的語調(diào):“銀歷339年,天煞星人違反公約,搶先向蝎虎座ADS 16402 B的小行星帶進(jìn)行挖掘,地球人為了維護(hù)星際公平正義,決定對其進(jìn)行武裝打擊……”這單調(diào)的語聲就是小寶耳中可以自動過濾的背景音樂,他只顧著啟動座位上的電腦屏幕,悄悄地迅速翻過防火墻,查看他訂閱的游戲新聞。
“快訊:‘小行星哀歌’的制作公司樂得迷于今日在全球范圍發(fā)行歷史手冊,給玩家提供更有策略的通關(guān)技巧。點擊查看詳情。”點進(jìn)去,有樣書章節(jié)預(yù)覽。“銀歷339年,天煞星人和地球人之間爆發(fā)了一場激烈的戰(zhàn)爭。”小寶心頭一跳,原來‘哀歌’的游戲背景是這個啊。老師正在調(diào)試他的星空投影儀,尋找戰(zhàn)略地圖。小寶繼續(xù)拉下滾動條:“星際公約中規(guī)定,蝎虎座ADS 16402 B區(qū)域的小行星屬于公共資源,于銀歷338年由天煞星和地球共同出資買下。然而雙方在后續(xù)的分配中未能達(dá)成協(xié)議,地球在小行星帶的巡航機(jī)器人搗毀了天煞星的挖掘機(jī),引發(fā)了雙方機(jī)器人的激烈對抗。”
“寧小寶!”老師的吼聲嚇了他一跳。“又是你動了我的星空儀,對不對!上來給我弄好!”下面有人在竊笑,歷史老師束手無策的樣子讓小寶很得意,邊往講臺走邊回頭做著鬼臉。系統(tǒng)的密碼被破解然后改掉了,老師沒法登陸進(jìn)去。
很快,藍(lán)色的激光亮了起來,一幅星空圖籠罩了整個教室。幾個桔黃色箭頭指的地方,就是無數(shù)機(jī)器人當(dāng)年的葬身之地。“戰(zhàn)斗異常慘烈,每天都有無數(shù)的零件飛入虛空成為星際的塵埃。雙方的遠(yuǎn)星系巡航機(jī)器人都在銳減,雙方的高層們也意識到這對本星球的防御體系是很不利的損失,因為需要很多地球年才能將新的機(jī)器人補(bǔ)充到那么遙遠(yuǎn)的地方去。于是戰(zhàn)爭在兩個地球天之后停止了。”“?”全班異口同聲。小寶很不解:“不打了,爭端怎么解決呢?”老師拍了拍他的腦袋:“談判啊。好了你回座位去吧。”
“兩個星球爭論的焦點集中在其中一顆比較大的小行星,勒格-B上,因為它含有豐富的硅。大家知道,在后信息時代,硅是銀河系中需求量最大的元素之一。地球和天煞星都同意,如果一方得到勒格-B,另一方就得出讓十顆含硒的小行星?墒牵p方都不肯輕易放棄這顆‘硅星’,談判陷入了僵局。”
“那就抽簽吧!”有同學(xué)惡作劇地喊道。
懸案
“阿毛,這其實是個好主意。”沒想到歷史老師馬上首肯了這個建議。“后來兩個星球都同意拋硬幣來解決。”
全班同學(xué)的臉上都寫滿了驚訝的表情。拋硬幣?這怎么可能呢?地球人都知道,這是一項需要面對面進(jìn)行的活動。一個人挑正反面,一個人拋,兩個人都看到結(jié)果是什么才行。可是迄今為止,銀河系內(nèi)的高級生命還沒有互相見過面呢。沒有哪一族可以把活體發(fā)送到300光年以外的地方去,所有的遠(yuǎn)程探索都是通過機(jī)器人和量子通訊來實現(xiàn)的。銀河系里充斥著各種流言,說這些高級智慧之間互相發(fā)送的量子名片上,種族的頭像都是PS過的。既然連這個都沒法求證,更沒法抽簽了啊。小寶的腦中浮現(xiàn)出一幅景象—— 天煞來信:地球人,你們選什么?地球回信:選正面。天煞回復(fù):錯了,反面朝上,你們輸啦!——“哈哈哈哈哈!”小寶忍不住大笑起來:“老師,這太荒謬?yán)玻?rdquo;
歷史老師的定力可不是一天煉成的,他關(guān)上星空儀,打開幻燈片:“當(dāng)然這不是很容易的事情。兩星球首腦首先決定讓小行星帶的機(jī)器人會面,用四處漂浮的殘片打造了一個硬幣來拋。結(jié)果地球新聞發(fā)布了你們歷史書里的這張圖片,我們贏了?墒牵焐沸且豢谝Фㄋ麄兛匆姷氖‘天煞勝’,譴責(zé)地球在耍賴。雙方仍舊爭執(zhí)不下,至于那個遙遠(yuǎn)的硬幣到底哪一面朝上,已經(jīng)成了歷史的謎團(tuán)。”
“那么,我們需要一個第三方的見證人。”小寶認(rèn)真地說道。
“對的,所以星際聯(lián)盟調(diào)用了附近的維和機(jī)器人趕去觀看,并把信號發(fā)回星際總部。”
“誰贏了?”全班再次激動了。
“不知道。”歷史老師聳聳肩。“信號在發(fā)送的途中遭受有預(yù)謀的干擾,無法識別。到底干擾波來自地球還是天煞星,這又是一個歷史謎團(tuán)?傊(lián)盟也無法判斷硬幣是哪一面朝上。”
“啊……”一片惋惜之聲。
“真相就這么難以看見嗎?!”小寶憤憤地一捶桌子。
“同學(xué)們,今天的課程就到這里。天煞星和地球是如何解決爭端的,是這次的家庭作業(yè)。請你們回去好好查資料,把你得到的史實寫成一個小報告,說說你對這一事件的看法。記得按時交。下周見。”
啟示
小寶回到家就把這事忘得一干二凈。周六游泳回來,他打開“小行星哀歌”,決定把很久都沒通的那關(guān)再試一遍。轉(zhuǎn)眼間,星塵激揚(yáng),碎片橫飛,他的地球戰(zhàn)隊損失慘重。系統(tǒng)彈出了熟悉的對話框:“天煞請求談判,是否接受?請注意地球防線也已告急!”若是往日,小寶肯定毫不猶豫地選擇“否”。他的原則一向是永不妥協(xié)死光為止的?墒沁@次,他想起了歷史課,一下子恍然大悟:哦,原來談判才是通關(guān)的關(guān)鍵啊。
突然他記起了老師布置的作業(yè)——不管,先通關(guān)要緊。游戲的界面中出現(xiàn)了一個遠(yuǎn)程會議室,房間前面赫然掛著一個大屏幕,顯示著天煞星首腦發(fā)來的談判訊息。“地球人,你們準(zhǔn)備好了嗎?現(xiàn)在發(fā)送數(shù)字:n=2836921和c=2539740。我們在1到n之間選擇了一個數(shù)m,m的立方除以n的余數(shù)是c。請猜測m是奇數(shù)還是偶數(shù)。”天,數(shù)學(xué)!小寶最討厭的就是數(shù)學(xué),他從來就沒算清過買游戲時找的零錢夠不夠。奇數(shù)吧奇數(shù)吧,他咬牙選中奇數(shù)的按鈕。“現(xiàn)在發(fā)送數(shù)字:m = 1692704,請核對m的立方除以n的余數(shù)是否正確。”小寶用電腦的計算器算了一下,果然。只好點正確。那么m是偶數(shù),他猜錯了。“n是下面這兩個素數(shù)的乘積,請核對是否正確。”小寶把屏幕上顯示的兩個數(shù)字輸入計算器,乘積確實是n,只好又點正確。“恭喜你們,地球人!勒格-B現(xiàn)在是我們的啦!祝你們和十顆含硒小行星玩得愉快!再見~!”小寶眼前一黑,屏幕上出現(xiàn)了大大的“Game Over”。
什么嘛!欺負(fù)我數(shù)學(xué)不好!樂得迷真是個破公司!找個數(shù)學(xué)家來算一下就完了嘛,歷史上怎么會拿這個來談判?話說這個神秘的拋硬幣事件到底是怎么回事?小寶從來沒有對歷史課的作業(yè)如此火燒眉毛。他氣急敗壞地騎上自行車,往學(xué)校的資料館飛馳而去。
真相
歷史部在“銀歷339年”的條目下面有8847963條數(shù)據(jù)。繼續(xù)縮小范圍,關(guān)于“談判”有700條數(shù)據(jù)。他腎上腺素的分泌加快了,一目十行地掃視,忽然一個條目映入眼簾:“利用密碼學(xué)拋硬幣促成了最終協(xié)議的簽署”。密碼學(xué)?
“密碼的原理就是把真實信息通過幾個轉(zhuǎn)換步驟,變成另外一副相貌,讓其它人無法通過外表來猜到隱藏的真相。由地球人在地球歷20世紀(jì)首創(chuàng)的密碼學(xué),更是為銀河系的安全作出了杰出貢獻(xiàn)。他們甚至連轉(zhuǎn)換的步驟都一并告訴你,你也無法猜到原始信息是什么。就像在天地二星談判桌上發(fā)生的一樣:地球人知道編碼的結(jié)果n和c,并且知道用于編碼的公式:m的立方除以n余數(shù)為c。但他們無法推出m是奇數(shù)還是偶數(shù),除非能把n分解素因數(shù)?墒,n被設(shè)計成兩個素數(shù)的乘積,要知道當(dāng)兩個素數(shù)都很大的時候,分解n是十分困難的。比如,當(dāng)兩個素數(shù)都超過77位數(shù)時,銀河系里最先進(jìn)的計算機(jī),使用目前最先進(jìn)的算法,也得花上宇宙年齡的幾百分之一吧。何況此次談判中使用的素數(shù)有154位,到那時,小行星帶說不定都消失了……”小寶倒吸一口涼氣,看來樂得迷公司還是很尊重史實的,只不過替換成了幾個小數(shù)字而已。原來不是我數(shù)學(xué)不好的問題呀,這玩意兒只能靠猜……那么猜對猜錯都是一半的幾率咯?哦!他高興地叫起來,我明白了!怪不得叫做拋硬幣,兩者是一樣的原理。只不過天煞星人拋的是一個數(shù)字m,正反面變成了奇偶數(shù)而已!那……地球人到底猜對了沒?他迫不及待地往下閱讀。
“地球人在這場硬幣戰(zhàn)爭中脆敗,他們猜錯了。天煞星人發(fā)回的m值和兩個素數(shù)經(jīng)過驗證準(zhǔn)確無誤,地球人接受了談判結(jié)果,帶走了10顆硒星。這未嘗不是一個皆大歡喜的結(jié)局。地球人的失敗說明他們無法解碼自己發(fā)明的編碼方式,意味著他們的密碼學(xué)是何等強(qiáng)大!這場小規(guī)模戰(zhàn)爭給星際空間增添了一些垃圾,然而整個銀河系都從中受益。各星球紛紛起而效仿地球人的網(wǎng)絡(luò)安全辦法,學(xué)習(xí)他們給信息加密的方式。我們今天的和平有相當(dāng)?shù)墓谝獨w于他們祖先的智慧。而天煞星的IT產(chǎn)業(yè)也在勒格-B的基礎(chǔ)上蓬勃發(fā)展起來,成為了今日銀河系的領(lǐng)頭羊。”
回到家,小寶興奮地在歷史作業(yè)中寫道:“老師,您該換一個密碼了……”
延伸閱讀
這篇小說的靈感來自于一個真實的事件:1998年,網(wǎng)絡(luò)安全專家Marc Joye和Sung-Ming Yen共同完成了一篇學(xué)術(shù)文章,準(zhǔn)備在國際會議上作報告。但是該由誰來演講呢?當(dāng)然是拋硬幣決定最公平。可他們分別住在世界的兩個角落,沒辦法碰面。于是這倆密碼學(xué)專家想出用電子郵件來拋硬幣的辦法,結(jié)果Sung-Ming Yen輸了,只好去做報告。
Yen把這件事寫在自己的網(wǎng)頁上,十年后被我無意中看到了。這么精彩的東東怎么能忍得住讓它繼續(xù)埋沒在數(shù)字大海中呢?于是我決定四處八卦。這里是他的原文:
http://www.csie.ncu.edu.tw/~yensm/funny/coinflip.html
實際上,這個簡單的例子可以做出讓人眼花繚亂的延伸,其后的思想也可以回溯到費(fèi)馬的定理。Yen在文末提出的幾個“小”問題,有同學(xué)想挑戰(zhàn)一下嗎?小說里對‘小行星哀歌’中給出的n的兩個素因數(shù)語焉不詳,你有興趣算算是哪倆數(shù)么?
相關(guān)文章
- 小學(xué)1-6年級作文素材大全
- 全國小學(xué)升初中語數(shù)英三科試題匯總
- 小學(xué)1-6年級數(shù)學(xué)天天練
- 小學(xué)1-6年級奧數(shù)類型例題講解整理匯總
- 小學(xué)1-6年級奧數(shù)練習(xí)題整理匯總
- 小學(xué)1-6年級奧數(shù)知識點匯總
- 小學(xué)1-6年級語數(shù)英教案匯總
- 小學(xué)語數(shù)英試題資料大全
- 小學(xué)1-6年級語數(shù)英期末試題整理匯總
- 小學(xué)1-6年級語數(shù)英期中試題整理匯總
- 小學(xué)1-6年語數(shù)英單元試題整理匯總