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图片来源:unsplash

2026这一数字平平无奇?

来源 | Manon Bischoff

翻译 | 王怡博

数字爱好者们迎接新年时,或许会略感惆怅。像2025年(45²=2025)这样的完全平方年,要到2116年(46²=2116)才会再次出现;而2027年又将是一个素数年。相比之下,我们当下的2026年似乎平平无奇,但这种看法其实是一种误解。

整数数列在线百科全书(On-Line Encyclopedia of Integer Sequences,简称 OEIS)是全球最大的整数数列收集平台,被誉为数字界的“维基百科”,收录了200多个关于“2026”的条目。这意味着,这个数字出现在200多个整数数列中。其中一些数列对非专业人士而言相当晦涩,比如某个数列的定义依赖于对“冯·诺依曼邻域”(von Neumann neighborhood,中心格子及其上下左右四个邻居组成的五元胞结构)的理解。不过别担心,OEIS也揭示了许多与2026相关的、更易懂且有趣的数学问题。

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冯·诺依曼邻域(图片来源:“Increasing Fault-Tolerance in Cellular Automata-Based Systems” in Lecture Notes in Computer Science, 2011, 6714:234-245)

此外,2026属于“几乎素数”(almost prime numbers,素因子个数有限的正整数),只有1、2、1013和2026这四个约数——以微小差距错失了成为素数的机会。有趣的是,2026还能用来构造素数,比如它可以通过5×102026+77——也就是5后面跟着2026个0,末尾添上77——来生成某个特定的数列,即形如50…077的素数,如577、5077、50 077和5 000 077。

磁性汉诺塔

数字2026与由经典数学谜题“汉诺塔”(Tower of Hanoi)改编的一个版本有关。原版谜题中包含三根柱子,上面放着大小不一的圆盘,每个圆盘中心都有一个孔。一开始,圆盘按从大到小的顺序叠放在第一根柱子上,最大的在最下面。目标是将所有圆盘移动到最后一根柱子上,并保持相同的排列顺序,但每次仅能移动一个盘,且不可置于更小的盘之上。可以证明,原版游戏中移动n个圆盘至少需2n-1步。

这个谜题有许多变体。在一个广受欢迎的版本中,圆盘具有磁性,顶面为北极,底面为南极。当你把一个圆盘从一根柱子移到另一根时,会使其方向反转,即原本朝上的北极此时朝下。由于同极相斥,你现在不仅要确保圆盘能根据大小叠放,还要确保圆盘的极性方向正确,也就是上盘的底面与下盘的顶面极性相反。这一额外限制使得解开谜题的难度大大增加。

事实证明,磁性汉诺塔若有8个圆盘,最少需2026步完成;3个圆盘则仅需11步。

汉诺塔(图片来源:wikimedia commons/CC BY-SA 3.0)
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汉诺塔(图片来源:wikimedia commons/CC BY-SA 3.0)

不吉利?

迷信的读者不妨跳过这一节。对那些在意“13号逢星期五”(Friday the 13th)的人来说,2026年或许不太吉利——在西方传统中,某月13日恰好是星期五的日子向来被视为不祥之兆。

每个日历年中,至少有一个月的13日是星期五,但不会多于三个月。2026年恰好是其中之一,这一年有三个月的13日是星期五:二月、三月和十一月。这种情况上一次出现是在2015年。如果你不记得那年发生了哪些糟糕的事情,维基百科上列有一份自然灾害清单。但愿2026年的那份清单,能短一些。

一个快乐的数字

最后,让我们以积极的基调收尾。2026其实是一个所谓的“快乐数”(happy number),这一概念由英国数学家雷金纳德·艾伦比(Reginald Allenby)推广。这样的快乐数有无限多个,但也有无限多个“悲伤数”(sad numbers)。要确定一个数字究竟属于哪一类,你首先需要对该数字各位数求平方,然后相加。比如对于2026,这一计算结果是22+02+22+62=44。

接着,对该结果——44——重复这一计算:42+42=32,再对所得结果继续计算,如此再重复两次,从而依次得到13、10,最终是1。而数字1是快乐数的终点标志:根据上述规则,任何数若在反复计算中最终抵达 1,即被称为“快乐数”。

相比之下,像37这样的悲伤数则有着不同的命运。以37为例:32+72=58。从这个结果继续计算可依次得到89、145、42、20、4、16,最后又回到37——形成一个不含1的循环。因此,这类数字永远无法抵达1,只能在循环中往复。

原文链接:https://www.scientificamerican.com/article/why-2026-is-a-mathematically-special-number/(原文最初发表于《科学美国人》德国版)

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