如果说18世纪的数学界中心人物是欧拉,那么17世纪的数学盟主那就应该是费马。

业余数学家之王——费马*法大**官
费马本人的正经职业是*法大**官,也就是一个类似国家公务员的职务。业余时候研究研究数学,可能是费马本人天赋太高,业余时间研究的成果却超越了17世纪的任何一位职业数学家。他没事就喜欢看看数学著作,在书上指指画画,偶尔还会向那些职业人士挑战,弄得职业选手常常很没面子。费马专注于一些著名的传奇数学书籍,比如欧几里得的《几何原本》,丢番图的《算术》,其中偶尔得到的费马大定理更是世人皆知。
大约1640年,费马没事用笔勾勾圈圈,无意发现这样的一个式子:

容易验证,这5个如此形式的数字都是素数,第6个数由于本身太大,费马没有验证。但费马仍然坚信他的直觉,大胆猜测,凡是满足这样形式的数都是素数,这也就是著名的费马素数猜想。费马先生欣喜若狂,给朋友写信介绍自己的这个猜想,不过他也承认自己没有证明这个猜想。
人们几千年来都一直想得到一个确切的素数的解析形式,而不必只是从验证方面入手来判定一个数是否是素数。但是一直未能如愿,事实上这样的解析式到21世纪也没有被发现。费马提出来这个貌似很正确的猜想,自然吸引了很多人研究。

欧拉大神
1729年,哥德巴赫给欧拉的一封信里说到,关于费马数的猜想,并且寻求欧拉的帮助,不论是证明,还是*翻推**。时年,欧拉22岁。这个问题迅速吸引了欧拉的注意,欧拉着手开始对F(5)的情况开始研究。1732年,欧拉发布了研究成果,证实了F(5)是个合数,于是费马数猜想被否定。
下面看看欧拉对于F(5)是合数的证明:

欧拉关于F(5)的分解过程
我在中学时代从一本业余读物上看到这个过程的,到现在也还记得那本书里对于欧拉的工作的形容是“巧夺天工”!是的,除了巧夺天工,实在难以找到什么来形容了。大家看出来欧拉的“天工”体现在哪里了吗?没错就在(4)式,欧拉把15改写成5×(128-125)。初一看,你完全想象不到这样的用意何在,但是请再看下面的步骤,恍然大悟!
原来15=5×(128-125)=5×(2 7 -5 3 ),因为做了这样的处理之后,将前面全部是“+”的项分离出了一个“-”的部分项,这一部分“-”的项刚好与1组成了平方差公式的逆运算,刚好这一部分进行2次平方差的逆运算之后,刚好有因子与前面的“+”的部分项产生公因子。于是在最后全部提取公因式,并最终将这个大数圆满地因式分解,并且找到了全部的素因子!
一个几乎困扰了数学界100年的一个难题,在欧拉这里被一套最初级的招数攻破。用的仅仅是现在初中学生都熟练的因式分解技巧!
看到很多资料上说,当年欧拉为了解决验证这个问题,在2年时间里用去了所有的周末才得到这个分解了这个大数232+1=4294967297。这在我看来根本是无稽之谈,因为这个大数的一个因子仅仅才641,并没有多大,哪怕一个笨人拿着素数表一个一个算也不用两年吧。要知道欧拉可是在双目失明的情况下,用心算就可以证明梅森数M(31)=231-1=2147483647是素数的大师。后面才知道,欧拉在这2年的周末里对费马数做了大量的研究,不仅仅是验证了F(5),他发现了费马数的一系列性质:
如果费马数是一个合数,那么F(n)必定有一个因子是2 n+2 ×k+1。
比如F(5),由这条性质,我们可以得到F(5)有个因子是25+2×k+1,其中k是自然数,我们只要挨个去累加k的值,就可以将费马数分解。这是一条非常重要的性质,人们就是用的这个办法,非常“幸运”地验算了后面发现的费马数。
令人尴尬的是,当年费马太过注重灵感得到的“正确猜想”,其实到目前为止,人们动用超级计算机,自F(5)之后就没有发现任何一个素数,全部是合数!所谓这个费马素数猜想的全部素数仅仅只有费马本人验证过的5个而已。于是,人们猜测费马数有且仅有5个素数。前面说到,费马作为数学家的生涯里提出过很多著名的猜想和定理,几乎都是对的,然而在这个几乎以外,有且仅有这一个是错的,而且错得格外离谱。

高斯大神
还记得高斯证明正17边形可以尺规作图的故事么?在高斯后来的研究生涯里,高斯又证明了更加强有力的结论:如果一个费马数是素数,那么这个数量的正多边形就可以用尺规作图做出来。比如,正5边形,正17边形,甚至正65537边形都是可以用尺规作图的方式画出来!有个叫Johann Gustav Hermes的德国数学家用了10年心血给出了正65537边形的尺规作图法,手稿就有200多页,装了满满一个皮箱!
欧拉解决F(5)的方法看起来远远不是多么高大上,也没有用到新颖的数学工具,完全就是用小米加步枪的方式干掉了美国轰炸机。也许,很多高大上的问题解法可能真的就隐藏在小工具里。