(一)数学世界的强将

我们知道,计算是电子计算机的“老本行”,虽然现在计算机趋向“多面手”发展,但它却没有丢掉它的计算能力,反而更加精湛了。

四色猜想获释天下

你知道“四色猜想”是怎么回事吗?它是这样的:如果给地图上的每个

国家都涂上颜色,并且相邻的国家要用不同的颜色区别开来,只要四种颜色就足够了。你也许以为这好像是很简单的事情,用不同颜色去试就得了,其实才不是这样简单呢。它是数学中著名的世界难题,在 1840 年时就已被德国数学家默比乌斯提出来了。因为它像其它著名的数学世界难题一样,形式简单,内容有趣,且还有实际意义,所以它很快就引起了众多数学家的注意。200 多年来,许多的数学家都卷入了这个问题的探讨之中,结果都没有取得成功。

不过在数学家们的努力下已取得了一些进展,只剩下最后一步就可以得到证明了。但这最后的一步也是最难的一步,因为这要考虑成千上万种所有可能的组合情况,又要一个个地验证。如果用人工来进行这项工作,几辈子都完不成。数学家们不禁望而生畏了。

终于,计算机登场了。1976 年,美国数学家阿佩尔和哈肯在一台每秒钟运算 400 万次的计算机上花费了 1200 个小时,进行了 100 亿次逻辑判断终于证明了四色猜想。这一消息立刻引起了科学界的轰动。

数学为计算机的诞生和计算机科学的建立立下了汗马功劳,而今是计算机对数学以“涌泉相报”的时候了。用计算机来证明数学定理,已是定理机器证明的研究内容。

圆周率值无限增长

圆周率兀的值我们常取 3.14。我们也知道兀是一个无限不循环小数,从古代,人们就开始了兀值的计算。虽然在实际生产生活中,没有必要把它算到小数点后若干位上去,但探索未知世界是人类的天性,何况在计算兀值的过程中,人们不断地发明着新的计算方法,这些方法可有效地计算许多其它问题,为人类作出贡献。

到 1949 年,两位美国人佳奇与史密斯精确地算到兀小数点后的 1000 多位。但人计算花费的时间精力之多不说,计算的位数越多就难免会出错。19 世纪的英国数学家香克斯花了 70 年的时间把兀算到了小数点后 700 多位,后

来才发现,他只算对了 500 多位,后面的全错了。

电子计算机发明以后,人们自然而然地想到用电子计算机来计算兀值。一方面让计算机大显威力,另一方面又可让人们继续探求兀的奥秘。因此, 在兀的计算上,人们似乎在进行着一场奥林匹克竞赛。当有新的计算方法发明,或有更高性能的计算机建成,人们就要用来计算一下兀。所以,兀值不断创“世界纪录”,又打破“世界纪录”。最近,加拿大的乔纳森·博尔温和彼得康博尔温兄弟使用了最新的电子计算机,花了 56 个小时,算出了兀值

小数点共 42.9 亿多位数字,创造了新纪录。如果把这个结果打印出来,按每

百米打印 6 个数字算,那么整个数字长度近 7200 千米,比长江还长近 1 千米。报纸在报道这一新闻时不得不请读者原谅不能将这一天文数字印发,因为如果要发表,即使把报纸的每行填满,最终刊登完毕也要到 2004 年的 12 月 20 日。所以,这家报纸只公布了最末一位数:8。

电子计算机的计算能力在各个领域大显身手。在生物遗传、化学研究中, 计算机有着无以比拟的优势,为核糖核酸、蛋白质和胰岛素的人工合成起了重要作用。而在原子弹、导弹、宇宙飞船等尖端科技领域中所发挥的作用尤为显著。我们曾见过卫星发射前指挥部繁忙景象的报道,那里最为繁忙的还数计算机。从卫星运行轨道的计算到卫星运行时的实时测量和控制,从掌握卫星的运行规律到及时准确地纠正卫星飞行的轨道,都由电子计算机完成。

在“阿波罗”飞船登月飞行的指挥部里,就有 1 万多台各种类型的计算机时时刻刻地工作着,宇宙飞船的重量、运载工具的推进力、火箭的发射角度, 预定的飞行轨道等等都得用它反复计算,并且计算精度要求非常高,否则就会“差之毫厘,失以千里”。

在气象预报工作中,预测天气变化也要进行各种数据的综合计算。这种计算十分复杂,有时要涉及 2000 多个数据,用人工计算气象预报要求及时、准确显然是不现实的。电子计算机计算的快速准确在这里发挥了重要作用。如澳大利亚气象研究人员将 16 台电子计算机连接组成计算机的并行系统,能

进行图形识别,分析和推测天气变化过程,并将未来的三维气象变化云图及时准确地在屏幕上显示出来。它多次准确地预报了灾难性气候的出现,避免了重大损失。