لكي يكون عدد مرسين أوليًا، يلزم أن يكون p في الصيغة: 2p − 1 أوليًا. لكن هذا لا يعني أن كل عدد أولي p سينتج عدد مرسين أولي. على سبيل المثال، من أجل p تساوي 11، وهو عدد أولي، يكون ناتج 211 − 1 = 2047، وهو ليس عددًا أوليًا، ولا من أعداد مرسين لأنَّهُ حاصل ضرب 23 × 89.[وب-إنج 2] بعبارةٍ أخرى، كُل عدد مرسين أولي هو عدد أولي، ولكن ليس كُل عدد أولي هو عدد مرسين أولي.
تربط دالة تقابل أعداد مرسين الأولية بالأعداد التامة. تُكتَب الأعداد التامة بالصيغة:
2p − 1 × (2p − 1)
وفيها p هو عدد أولي، و2p − 1 هو عدد مرسين أولي. لذا، يولِّد كلُّ عددٍ مكتشف من أعداد مرسين الأولية عددًا تامًا زوجيًا جديدًا مقابل له. مع ذلك، لا يزال من غير المعروف ما إذا كان يوجد أعداد تامة فرديَّة. ويعود ذلك التقابل إلى مبرهنة إقليدس وأويلر، التي وضع أساسها إقليدس وأكمل برهانها ليونهارت أويلر، وتنصُّ المبرهنة على أن العدد التام يكون زوجيًا، إذا وفقط إذا، أمكن التعبير عنه بالصيغة المذكورة سابقًا.[ع 6] بتعبيرٍ آخر، كلُّ عددٍ يمكن صياغته بهذه الطريقة هو عدد تام، وتتبع الأعداد التامة الزوجية كلها هذه الصيغة. على سبيل المثال، عندما تكون p = 2، فإنَّ الناتج من الصيغة 22 − 1 = 3 وهو عدد مرسين أولي، وعند ضربه في 22 − 1، يكون الناتج 2 × 3 = 6 هو عدد تام.[وب-إنج 3][ع 5]
مسألة وجود أعداد لا نهائيَّة من أعداد مرسين الأولية والأعداد التامة الزوجيَّة من التحدِّيات التي لم تُحل بعد في علم الرياضيَّات.[وب-إنج 1] ويمكن تقريبًا تقدير عدد مرَّات تكرار أعداد مرسين الأولية باستعمال بعض حدسيات مرسين، وهي فرضيات رياضيَّة تتعلَّق بتوزيع وخصائص أعداد ميرسين، وتنصُّ إحدى هذه الحدسيات على أن العدد المتوقع من أعداد مرسين تحت قيمة معينة x يمكن تقديره بالصيغة:
(eγ / log 2) × log (log x)
وفيها e هو عدد أويلر، وγ هو ثابت أويلر، وlog هو اللوغارتم الطبيعي.[وب-إنج 4][3][4] بالرغم من عدم إثبات وجود أعداد تامة فرديَّة، فقد أثبتت عدَّة شروطٍ لوجودها، منها أنَّهُ إذا وُجد عدد تام فردي، فيجب أن يكون أكبر من 101500. هذه النتيجة تعني أن أي عدد تام فردي يجب أن يكون هائل الحجم، لكن حتَّى العام 2012، لم يُعثَر على أيِّ عددٍ تام فردي.[5]
قائمة الأعداد
يذكر الجدول قائمة أعداد مرسين الأولية والأعداد التامة المعروفة حاليًا، مع توضيح الأسس p المقابلة لكل عدد. حتَّى عام 2024م، اكتشاف 52 عددًا أوليًا من أعداد مرسين (وبالتالي 52 عددًا تامًا)، واكتشاف أكبر 18 عددًا منها من خلال مشروع الحوسبة الموزعة المعروف باسم البحث الكبير عن أعداد مرسين على الإنترنت (بالإنجليزية: Great Internet Mersenne Prime Search) اختصارًا (GIMPS).[وب-إنج 1][ع 5] تُكتشف أعداد مرسين الأولية الجديدة باختبار لوكاس ليهمر لأولية عدد ما (بالإنجليزية: Lucas–Lehmer test) اختصارًا (LLT)، وهو اختبار يستخدم لتحديد ما إذا كان عدد مرسين معيَّن أوليًا أم لا، ويتميَّز بالكفاءة عند استخدامه في الحواسيب التي تعتمد على نظام العد الثنائي.[وب-إنج 1]
يستند الترتيب الحالي لأعداد مرسين الأولية إلى المعلومات المتوفِّرة حتَّى عام 2022م، واحتمال اكتشاف أعداد أصغر من تلك المكتشفة حاليًا ضئيل، إلاَّ أنَّ حدوث ذلك قد يؤدِّي إلى تغيير ترتيب الأعداد المعروف. وفقًا لمشروع «البحث الكبير»، فحصت جميع أعداد ميرسين التي يقل الأس فيها عن p = 57,885,161 (وهو الأس المرتبط بالعدد 48 في الترتيب) حتى يناير 2024،[وب-إنج 5] ممَّا يجعل من غير المحتمل اكتشاف عدد جديد بأس أصغر من 57,885,161.
يُذكَر بالجدول اسم مكتشف العدد وتاريخ الاكتشاف لكل عدد مرسين، نظرًا لأنَّ الأعداد التامة الزوجيَّة تُولَّد مباشرة من أعداد مرسين بعد اكتشافها وفقًا لمبرهنة إقليدس وأويلر، فلا تُذكر معلومات منفصلة لمكتشف العدد التام. عندما يشار إلى المكتشف بالاسم الرمزي: «GIMPS / الاسم»، فهذا يعني أنَّ الاكتشاف حدث عبر مشروع «البحث الكبير»، باستخدام عتاد حاسوب مملوكة له. بالنسبة للأرقام الكبيرة جدًّا، يعرض أوَّل أرقامٍ منها فقط وآخر ستَّة.
جدول يحتوي على جميع أعداد مرسين الأولية المعروفة حاليًا والأعداد التامة المقابلة لها وعددهم 52
^أَتَى توثيق أوَّل أربعة أعداد تامة من قبل «نيقوماخس الجرشي» قرابة عام 100م، وكان المفهوم معروفًا لدى إقليدس في زمن كتابه «الأصول»، بما في ذلك أعداد مرسين الأولية. ومع ذلك، لا توجد سجلات تشير إلى متى جرى اكتشاف هذه الأعداد لأوَّل مرَّة.
^وجدت معلومات في مخطوطة مجهولة الهوية تحمل الرقم «Clm 14908»، والتي تعود إلى الفترة بين عامي 1456 و1461م، وكذلك في عمل ابن فلُّوس السابق، الذي لم يوزع على نطاق واسع.
^M42,643,801 أُبلغ عنه للمرَّة الأولى بمشروع GIMPS في 12 أبريل 2009، ولكن لم يلاحظه أحد حتَّى 4 يونيو 2009 بسبب خطأ في الخادم.
^ ابجدلم يحدث تحقق بعد يوكِّد وجود أعداد مرسين أولية غير مكتشفة تقع بين العدد ال 48 (M57,885,161) والعدد ال 52 (M136,279,841) في هذا الجدول، لذا فإنّ الترتيب الحالي مؤقت.
^M74,207,281 أُبلغ عنه للمرَّة الأولى بمشروع GIMPS في 17 سبتمبر 2015، ولكن لم يلاحظه أحد حتَّى 7 يناير 2016 بسبب خطأ في الخادم.
^John J. O'Connor; Edmund F. Robertson. "Perfect numbers". School of Mathematics and Statistics, University of St Andrews (بالإنجليزية). Archived from the original on 2021-11-16. Retrieved 2024-08-20.
^[a] Thomas H. Maugh II (27 Sep 2008). "Rare prime number found". Los Angeles Times (بالإنجليزية). Archived from the original on 2024-08-26. Retrieved 2024-08-22. [b] Edson Smith. "The UCLA Mersenne Prime". UCLA Mathematics (بالإنجليزية). Archived from the original on 2024-08-25. Retrieved 2024-08-22.
Édouard Lucas (1876). "Note sur l'application des séries récurrentes à la recherche dela loi de distribution des nombres premiers". Comptes rendus de l’Académie des sciences (بالفرنسية). 82: 165–167. ISSN:0249-6321. QID:Q130054183.
ريتشارد إلويس (2018). 1001 فكرة عن الرياضيات: الأعداد - الهندسة - الجبر - علم الإحصاء. ترجمة: شريف السيد عبد الله؛ محمد فؤاد؛ وائل خضير. مراجعة: سيد علي إبراهيم. المجموعة العربية للتدريب والنشر. ISBN:978-977-722-113-9. OCLC:1081315550. QID:Q130120821.