Прошло почти 150 лет после открытия Эйлера, и математиков мира поразила новость. «Генератор» Ферма не срабатывал также и при n = 12 и при n = 23. На этот раз покой математиков нарушил безвестный священник из уральского села Замараевского Иван Михеевич Первушин. Этот упрямый человек решил задачу, над которой ломали голову известнейшие математики, задачу, которую не смог решить великий Ферма.

В ноябре 1877 года вице-президент Петербургской Академии наук, известный математик Виктор Яковлевич Буняковский получил письмо, в котором далекий уральский корреспондент сообщал: 2^(2^12) +1 — составное и один из делителей его равен 114 689. А позже тот же корреспондент сообщил Буняковскому, что и число 2^(2^23) +1 тоже составное и один из делителей его равен 167 772 161. Проверку делимости первого числа Первушина провел сам Буняковский, второго — профессор Егор Иванович Золотарев. Стало ясно: Первушин прав. Сенсация! Академик В. Я. Буняковский в донесении в отделение физико-математических наук Академии по поводу первой записки Первушина сказал: «По моему мнению, факт о новом случае делимости чисел вида 2^(2^n) + 1 не лишен научного интереса для занимающихся теорией чисел и желательно, чтоб он получил гласность». Академия поручила Буняковскому составить заметку. Что он и сделал. Эта заметка была опубликована на русском языке в «Записках Академии» и на французском языке в «Бюллетене Академии наук». Заметки были опубликованы вовремя, ибо через два месяца в записках Туринской Академии наук Италии была опубликована статья французского математика Э. Люка, в которой он приводит этот же случай делимости. Приоритет Первушина не вызывал сомнения. Наконец о математике с Урала заговорили в академических кругах как о крупном даровании, как о человеке фантастического трудолюбия. Сколько сил и времени надо было затратить, доказывая делимость этих чисел! Чтобы хоть немного почувствовать это, достаточно знать, что в числе 2^(2^23) + 1 — 2 525 223 цифры.

Только одержимый человек мог оперировать такими громадными числами и добиваться при этом выдающихся успехов!

Первушина влекли и совершенные числа.

Если сложить все делители натурального числа, но не равные этому числу, то эта сумма в одном случае будет меньше самого числа, а в другом — больше. Например, сумма делителей числа 8 равна 1 + 2 + 4 = 7, то есть меньше 8, а сумма делителей числа 12 равна 1 + 2 + 3 + 4 + 6 = 16, то есть больше 12. Естественно, возникает вопрос о существовании таких чисел, сумма делителей которых равнялась бы этим числам. Такие числа есть. И называются они совершенными.

Еще в Древней Греции знали совершенные числа 6 и 28.

Известный древнегреческий математик Евклид нашел еще два совершенных числа — 496 и 8128.

Только в 1460 году было найдено пятое совершенное число — 33 550 336. В шестнадцатом веке были найдены шестое и седьмое совершенные числа. В восемнадцатом веке Леонард Эйлер нашел восьмое совершенное число. Вот оно: 2 305 843 008 139 952 128. Прав был древнегреческий математик Никомах Герасский, который, рассуждая о совершенных числах, писал: «Совершенные числа красивы. Но известно, что красивые вещи редки и немногочисленны, безобразные же встречаются в изобилии».

Прошло более ста лет после того, как Эйлер нашел восьмое совершенное число. 27 октября 1883 года вице-президент Петербургской Академии наук академик В. Я. Буняковский получил очередную корреспонденцию от уральского математика. На этот раз Первушин сообщил, что нашел девятое совершенное число. Это число громадно и содержит 37 цифр. Для этого ему пришлось доказать, что число 2⁶¹ — 1 — простое. Оно равно 2 305 843 009 213 693 951. Долгое время это было самым большим из известных простых чисел. В математике это число в честь первооткрывателя названо числом Первушина. Уму непостижимо, как мог он «вручную» найти гигантское число. Выдающийся французский математик, друг Декарта и Ферма, один из основателей Парижской Академии наук Марен Мерсенн говорил, что вечности не хватит для проверки простоты числа, имеющего 15—20 десятичных знаков. А в числе Первушина их 37.

Советский историк математики профессор И. Я. Депман так сказал по этому поводу: «И. М. Первушин, вычислив девятое совершенное число, поистине совершил настоящий подвиг».

Получив письмо Первушина, петербургские академики растерялись. Уральский математик как всегда сообщал им только результат своих вычислений без каких-либо выкладок и объяснений, а проверить результат никто не решался. Академик Буняковский просил Первушина сообщить, каким методом получил он результаты. Буняковский предложил Первушину объединить разрозненные записки в монографию, где были бы изложены не только результаты, но и доказательства в доступной форме. Но Первушин, по-видимому, был другого мнения. Несмотря на то, что сам писал: «Дорога не только сама истина, но и дорога к ней», он почему-то никогда не показывал эту дорогу. Он не рассказывал никому, как добивался своих выдающихся результатов. Может быть, ему мешала на высоком научном уровне изложить свои выкладки недостаточная математическая подготовка? Первушин достиг выдающихся математических результатов благодаря математической интуиции. Вот факт. Предлагая казанскому математическому обществу решить задачу по теории чисел, Иван Михеевич писал: «Обществу не угодно ли будет взять на себя труд вышеозначенную задачу решить теоретически прежде, чем я ее решу через 20 лет практически». В этих словах, как нам кажется, весь Первушин как математик.

Когда академик Буняковский доложил ученому совету об открытии Первушина, то это сообщение было запротоколировано. В 1887 году немецкий математик Зеелхоф опубликовал доказательство простоты чисел 2⁶¹ — 1, тогда Петербургская Академия наук напечатала протоколы заседаний за 1883 год. Право первенства открытия осталось за Первушиным.

Более сорока лет жизни посвятил Первушин созданию таблицы простых чисел от 1 до 10 миллионов, их сумм и разностей. Выполнил он эту колоссальную работу по заданию Уральского общества любителей естествознания. Таких обширных таблиц не было тогда в России.

Иван Михеевич обратился в Академию наук с просьбой об издании таблиц, но Академия не нашла возможным сделать это «из-за отсутствия средств». Обратились к Первушину с предложением подарить таблицы Академии безвозмездно, «чтобы каждый нуждающийся в них мог ими воспользоваться». И Иван Михеевич передал свой многолетний титанический труд Академии. Он сохранился.

В 1893 году в Чикаго собрался Всемирный математический конгресс. На нем из России была лишь одна работа — это труд И. М. Первушина «О наилучшей проверке арифметических действий над огромными числами». Ясно, что если бы у Первушина не было своего простого способа проверки правильности расчетов над большими числами (иногда с десятью и двадцатью знаками), он не смог бы добиться своих поразительных результатов. Такой способ он и создал. Он был оригинален и прост и проводился при помощи обыкновенных русских конторских счетов.

В 1894 году Первушин посылает в Неаполитанскую Академию свою работу «Об определении количества простых чисел в известных пределах». В 1896 году Иван Михеевич пишет на французском языке свой последний труд «Формулы для приближенного представления простых чисел, их сумм и разностей по номерам этих чисел».

Свет души

Около тридцати лет прожил Первушин в уральском селе Замараевском. Рухнули планы создания постоянной сельской школы, на которую он возлагал столько надежд. Никто не поддержал его в выпуске рукописного журнала «Шадринский вестник». Осталась одна математика. Он писал: «И вот — чего не мог я постичь, о чем некогда было подумать в удушливой атмосфере губернского города, то живо представилось уму под благодатным сельским небом». Рассказывают, что даже во время церковной службы священник иногда переставал читать молитву и бормотал какие-то числа. Стены в алтаре были усеяны математическими расчетами. Даже стены своей бани Иван Михеевич исписал черным карандашом, делая мучившие его вычисления.