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数学的启示常常体现在由简单真理激发出的想象力的涌现。从咖啡杯和粉笔的敲击声中,概括从被橡皮擦弄脏的黑板跃入物理现实的结构中。传奇数学家卡尔·弗里德里希·高斯曾经说过:“数学只关心关系的枚举和比较。” 这种观念从多产的 19 世纪天才那里传出,为非直观抽象的黑暗领域提供了一盏指路明灯。
特别是,数论学家通过探索数字的本质,希望揭示独特的模式和隐藏的联系,以此来实践高斯的话。这种概念在对回文数的检查中得到了证明。这些独特的数字表现出对称性,并且可以正读和反读都相同。例如,1001是一个回文数,因为它从左到右和从右到左都是同一个数字。
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像这样的特殊数字通常与数学中未解决的问题有关。特别是回文数,与一个具有算法风格的未解决问题密切相关。如果我们定义一个过程,其中我们反转任何具有两位或更多位数的正整数的数字,并将新数字加到原始数字上,一遍又一遍地重复此过程,并在产生回文数时终止,那么该过程被称为 196 算法。例如,取数字 25 并反转其数字以获得 52。然后将这两个数字相加得到 25 + 52 = 77;产生一个结束该过程的回文数。
196 算法适用于许多自然数。然而,有一些数字(其中 196 是最小的)在该过程中尚未产生回文数。在反转和添加数字的迭代过程之后不会终止为回文数的数字称为利克瑞尔数。考虑到这个定义,可以提出以下未解答的问题:196是利克瑞尔数吗?
1990 年,一位名叫约翰·沃克的程序员为数字 196 计算了该算法的 2,415,836 次迭代,得出一个长度为一百万位的非回文数。多年来,这一结果不断得到改进。以至于在 2012 年,确定如果迭代过程为 196 产生回文数,则生成的回文数将超过 6 亿位。
有了这种洞察力,一个更普遍的问题是:利克瑞尔数是否存在?如果它们存在,它们的存在似乎非常少见。事实上,通过计算验证,所有小于 10,000 的自然数中约有 90% 不是利克瑞尔数。当然,无论这些结果看起来多么直观,在数学中,计算并不总是等同于证明。
很多时候,数学家试图证明一般性问题,在这些问题中,特殊情况随之而来。在 196 算法的情况下,证明利克瑞尔数的存在与否决定了 196 以及像它一样的候选数字是否在算法过程下终止为回文数。透过数学启示的视角,利克瑞尔数存在的概括可能来自对深刻思想的巧妙运用。然而,它同样有可能从简单真理的逻辑推导中提炼出来。