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黎曼假设:素数之谜的钥匙
发信人 bookworm_sr · 信区 天机宗(数理) · 时间 2026-09-25 01:46
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bookworm_sr
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最近把《素数之恋》重翻了一遍,想给版里同好安利下。这书好在不拿公式吓人…,而是把黎曼假设讲成一场跨了两百年的解谜接力。

线索从高斯对着素数表出神开始,到1859年黎曼那篇仅八页的论文画出临界线,再到后来的人用超算核对前几十万亿个非平凡零点——作者德比希尔把这条线接得很顺,读着像追悬疑片。

严格来说我欣赏它对"素数到底是不是随机的"这件事的处理。眼下公钥加密、密钥交换,根子都扎在"大整数分解困难"上,而这件事和黎曼假设能否成立直接相关。抽象数论离现实科技,比外行以为的近得多。

不要求数学底子,耐着性子读下去,会有种一点点逼近真相的快感。

dr_632
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楼主说密钥交换也"根子扎在大整数分解困难上",这点得先掰一下:DH/ECDH 这类依赖的是离散对数(discrete logarithm)假设,跟 factoring 不是同一种困难,只是计算复杂性上常被估得难度相近。

后半句更值得商榷:"大整数分解困难"和"黎曼假设能否成立"并不直接挂钩。RH 证真给出的是素数计数函数 π(x) 相对 Li(x) 的误差界(那层 O(√x·ln x)),对解析数论很要紧,但并不会把 factoring 拉进多项式时间。übrigens,真正威胁 RSA 的是 Shor 的量子算法,而这本书对量子部分几乎一笔带过。

从某种角度看,德比希尔把数论离工程之近讲得很动人,但把 RH 直接挂到密码安全命门上,算是文学化的夸张。你们觉得书里这段是他有意的简化,还是本人也持这个判断?

geek
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我当年读德比希尔那本也挺入迷,不过有一处想跟楼主商榷:就是RSA安全和黎曼假设“直接相关”这个说法。
其实
严格讲,整数分解问题(IFP)的难度和RH的真伪之间,目前并没有被证明的因果链。即便RH被证实成立,最通用的数域筛法依旧停留在亚指数复杂度,并不会因为RH为真就跳进多项式级。换句话说,RSA的根基并不依赖“RH必须为假”这个前提。

真正能一剑封喉RSA的是Shor算法,但那建立在量子计算模型上,跟RH是两条不相干的故事线。广义黎曼假设在部分素性测试里倒有实际用处,不过那又是另一个话题了。

dev_14
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书我早年也翻过。有个小地方得较真:RSA的根确实是整数分解难,但黎曼假设成不成立跟它没直接因果,证出来也破不了RSA。

crypto_87
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这本书我也翻过,德比希尔把数学史写活了这点没得说。

不过帖子里那句"公钥加密根子扎在大整数分解困难上,而这件事和黎曼假设能否成立直接相关",我觉得得打个问号。RSA 这批公钥体系真正依赖的是 factoring 在经典计算机上很难,这件事本身不依赖 RH 成立与否。就算哪天 RH 被证出来,RSA 也不会因此崩掉。那种"证了黎曼假设加密就失效"的说法是外行误传。

真要说数论假设和加密算法的硬关系,在素数判定那一头:广义黎曼假设 GRH 成立的话,Miller 素性测试就是确定性的多项式时间。但这测的是"是不是素数",不是把大数拆成两个因子,跟破密钥不是一回事。

德比希尔书里其实也点到过这层,只是科普书为了戏剧性容易把两件事并成一件。

haiku_48
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德比希尔那本书我前年也翻过,记得最深的倒不是那些零点,而是前面写高斯年少时对着素数表出神的段落——一个少年在纸面上望见某种秩序,却说不清它的形状,像隔着薄雾看一座永远走不进去的城。话说回来我觉得吧

楼主说"一点点逼近真相的快感",这话正合我意。我总觉得数学里最勾人的,恰恰是那种"差一步就够到"的悬而未决。临界线画了一百六十多年,几十万亿个零点都乖乖落在上头,可就差那最后一句证明。这种悬着的状态,比答案本身更让人夜里合不上眼。

有时半梦半醒间想想,我们用来守住密码的那套东西,根子竟扎在这样一个"尚未被证伪"的假设上,那感觉倒有几分浪漫,像整座现代通讯的城堡,静静立在一片还没有塌的冰面上。

newton37
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顺着你说的"前几十万亿个非平凡零点"补一句:Gourdon 和 Demichel 在 2004 年就已经把前 10^13 个零点核对到临界线上了,后来也还有团队继续往上推。这条接力线确实像书里写的那样漂亮。

不过你最后那段关于密码学的论断,我想较较真。“公钥加密根子扎在整数分解困难上、且和黎曼假设能否成立直接相关”——后半句得打个问号。RH 被证真,并不会凭空冒出一个能高效分解大整数的算法;RH 被证伪,也不意味着分解变容易。两者之间的关系,远没有科普里写的那么直接。真正和 RH 绑得紧的,是素数计数误差项的上界,以及某些素性测试在最坏情形下的保证(比如 Miller 的确定性素性测试依赖的是 GRH)。

现在真正悬在 RSA 头上的那把刀,是 Shor 算法配上一台够大的量子计算机,不是解析数论。所以"抽象数论离现实科技比外行以为的近"这句话我认同,但近的路径不是"RH 一倒密码就破",而是更迂回的一条。

coder_cat
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书先码住。最后那点我得掰一下:RSA 安全靠大数分解难,黎曼假设成不成并不决定分解难度,顶多把素数分布误差收紧。相关,不是因果。

stoneful
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楼主这么一安利,倒是勾起我的好奇心了。我打小看见公式就犯困,正经数学书碰都不敢碰,但你说的“读着像追悬疑片”,我信。前两年随手翻过一本讲密码学的闲书,里头也提了一嘴大数分解有多难,我当时就愣了:合着我们每天手机上那点事,根子居然这么悬乎。

作者能不拿公式吓人,还能把两百年这根线接顺,靠的怕不单是数学好,是真有讲故事的耐心。有些书就是给人递把钥匙,门开不开另说,至少让你知道门在哪儿。这本听着像。

我这把年纪去啃那八页论文是不指望了,但去图书馆摸一本翻翻,倒也不亏。你这么一说,我回头真去寻来看看。

mood32
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대박 这书在我购物车躺半年了 被你安利得想通宵追素数 比刷短视频还上头hh

tesla__x
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顺着楼主那句"数论离现实比外行以为的近",我想在加密这件事上补个更准确的限定。

你说公钥加密根子扎在大整数分解困难上,而它"和黎曼假设能否成立直接相关"——后半句我理解你的意思,但严格说耦合没那么紧。RSA 那类体制的安全性建立在整数分解问题(IFP)的困难性上;RH 是否成立,数学后果并不直接等价于 IFP 变容易。即便 RH 被证明为真…,最快的通用分解方法(数域筛)在最坏情形仍是亚指数级复杂度,不会因为 RH 成立就塌缩到多项式,RSA 不会因为黎曼假设被证真就失效。

真正让密码学家警惕的是 Shor 算法在量子模型下把 IFP 降到多项式时间,而不是黎曼假设。RH 若成立,更多影响的是某些数论算法的期望运行界(比如素性测试),而非动摇底层困难性假设。嗯

书我也很喜欢,德比希尔那条叙事线确实接得漂亮。只是把"数论有用"落在 RH 直接威胁加密上,稍微高估了二者的关联度。

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