數學與數論:概覽
Published: Thu Feb 19 2026 | Modified: Sat Feb 07 2026 , 1 minutes reading.
數學與數論:邏輯的 DNA
永恆的真理
軟體每年都在變,框架每十年就會消亡。但數字的屬性在 2500 年間從未改變。如果歐幾里得在西元前 300 年找到了一種尋找「最大公因數」的方法,那麼這個演算法在今天依然是最有效率的。
在工程界,我們研究數學不是為了解決「數學題」。我們研究數學是為了解決 信任 (Trust) 和 效率 (Efficiency) 問題。沒有數論,就沒有 RSA 加密(信任);沒有同餘運算,就沒有哈希表(效率)。
原子的策略
在本章中,我們將審視數字宇宙的構建塊:
| 概念 | 靈魂 / 隱喻 | 代表演算法 | 最佳應用場景 |
|---|---|---|---|
| 素性 | 原子 素數是所有數字唯一的構建基石。 | 埃拉托斯特尼篩法 | 密碼學 RSA、DH 演算法及安全密鑰。 |
| 和諧 | 偉大的協調者 尋找兩個不同週期之間的共同節奏。 | GCD / 歐幾里得演算法 | 簡化 寬高比、分數簡化及定時器。 |
| 循環 | 數位時鐘 一個循環往復的世界,將數值保持在邊界內。 | 模運算 (Modular) | 哈希與加密 數據分布與隱藏秘密。 |
| 開關 | 總機接線員 使用機器的母語交流:0 和 1。 | 位元運算 (Bitwise) | 性能 標誌位元、壓縮及極速計算。 |
數位數學的三大法則
- 精度即生命: 在數學中, 等於 。在電腦中,浮點數誤差 () 可能導致火箭墜毀或銀行破產。數論研究的是整數,那裡的真理是絕對的。
- 大數之牆: 現代安全依賴於一個事實:將兩個 1024 位元的素數相乘很容易,但反向分解結果幾乎是不可能的。
- 循環邏輯: 大多數電腦系統不會通向無窮大,她們是在轉圈(模運算)。理解這個「圓」,就是理解機器的關鍵。
小結
在本章中,我們將剝離 UI、框架和 API,去窺探數字那原始且跳動的邏輯。我們將發現,歷史上最古老的演算法,往往正是今天我們口袋裡最不可或缺的技術。
讓我們從宇宙的原子開始:素數。
