电竞比分网-中国电竞赛事及体育赛事平台

分享

走進無限美妙的數(shù)學世界

 瀟湘書院615 2015-09-27
       

證明是由美國伊利諾斯州立大學執(zhí)教的的阿佩爾(K.Appel)與哈肯(W.Haken)兩位數(shù)學家利用了三臺高速的電子計算機,對“四色猜想”進行證明。他們運用了一種“不可避免性”理論,對一萬個圖進行檢驗,從中挑出了近兩千張?zhí)貏e的圖,對每一張地圖都使用了二十萬種可能的方法著色,計算機作了兩百億個邏輯判定,經過1200小時的計算,終于在1976年6月證明了這個數(shù)學名題。由這些圖就能證明“地圖四色問題”是對的。如果這一過程要人工計算的話,大概得用幾十萬年的時間。真不可想象!伊利諾斯數(shù)學雜志的審稿人,對阿佩爾與哈肯證明的審查,也是通過計算機來實現(xiàn)的。

同一年10月21日英國科學雜志“新科學人”(New Scientist)登了一篇阿佩爾(K. Appel)親自寫解決這個問題的經過的文章。那一期的雜志封面全版登了用紅、黃、藍 、綠涂彩頂點的圖。

阿佩爾在那篇文章大約敘述“地圖四色問題”的歷史,并提到差不多一百年前肯泊的 證明關鍵想法是正確的:就是找出一個包含特別圖的集合。這些特別圖具有這樣的性 質:任何平面圖一定會包含其中一個特別圖為子圖,而且如果這個圖是需要用五種顏 色來涂,那么頂點更少的圖也是需用五種顏色來涂的。

20世紀以來,許多人一直在繼續(xù)按照他的思路,推進著四色問題的證明工作,并且取得了不少成就。可惜這些成就所提供的檢驗方法太復雜,人們難以實現(xiàn)。

50年來美國、英國、德國及法國數(shù)學家找到一些特別圖??墒请S著頂點數(shù)增加,要判斷一個圖是否特別圖就很不容易。自從高速電子計算機出現(xiàn)后,德國數(shù)學家亨利·希斯(H.Heesch)就設計一些程序,然后藉助電子計算機來找及驗證特別圖。

高速數(shù)字計算機的發(fā)明,促使更多數(shù)學家對“四色問題”的研究。從1936年就開始研究四色猜想的海克,公開宣稱四色猜想可用尋找可約圖形的不可避免組來證明。他的學生丟雷寫了一個計算程序,??瞬粌H能用這程序產生的數(shù)據(jù)來證明構形可約,而且描繪可約構形的方法是從改造地圖成為數(shù)學上稱為“對偶”形著手。

1960年美國數(shù)學家哈肯也開始這方面的工作,1972年阿佩爾和哈肯合作一起改進電子計算機程序,到了1974年工作是有一些眉目,這時參加他們工作還有一些人。在1976年1 月他們找到一個很好的程序,能構造出特別圖,并且能很快就驗證,這時他們是有信心能解決“四色問題”了。

例如有人在1970年設計的方案,用當時的計算機來算,也需要連續(xù)不斷地工作十萬個小時,也就是說,要連續(xù)不斷地計算11年以上,才能得出結論,所以難以證實。1970年以后,人們千方百計地改進了證明四色猜想的方案。而且計算機的性能與使用方法也有了很大的變化,為機器證明四色猜想創(chuàng)造了條件。

“四色定理”本身沒有什么突出的理論價值和實用價值,人們可以用四種顏色繪制地圖,也可用更多的顏色區(qū)分填充。但它曲折的證明歷程使人深思,激發(fā)人們敢于面對困難,迎接挑戰(zhàn),去探索問題的真諦。數(shù)學家阿佩爾與哈肯的工作,主要是用電子計算機解決了124年未解決的純理論問題,成為四色定理。人與機器的合作完全有可能解決那些懸而未決的問題,我們期待著那一日的到來。計算機在證明數(shù)學難題方面立下了功勛。這一成果轟動世界,引起了極大的反響。這是一百多年來吸引許多數(shù)學家與數(shù)學愛好者的大事,

四色猜想的計算機證明,轟動了世界。它不僅解決了一個歷時100多年的難題,而且有可能成為數(shù)學史上一系列新思維的起點。這是一百多年來吸引許多數(shù)學家與數(shù)學愛好者的大事,當兩位數(shù)學家將他們的研究成果發(fā)表的時候,當?shù)氐泥]局在當天發(fā)出的所有郵件上都加蓋了“四色足夠”的特制郵戳,以慶祝這一難題獲得解決。

美國數(shù)學家的貢獻主要不在于證明四色定理本身,而在于用計算機解決了人們多年來無法解決的理論問題。它表明,靠人與機器合作,有可能完成連最著名的數(shù)學家至今也束手無策的工作,標志著人類認識能力的一個飛躍,極大地推動了以計算機為基礎的人工智能的發(fā)展。目前,尚有一些問題留待人們去解決:已有的證明能不能簡化?可不可以不用計算機而給出證明?這些問題仍吸引著有志者繼續(xù)進行探索。

“四色問題”的證明僅解決了一個歷時100多年的難題,而且成為數(shù)學史上一系列新思維的起點。在“四色問題”的研究過程中,不少新的數(shù)學理論隨之產生,也發(fā)展了很多數(shù)學計算技巧。如將地圖的著色問題化為圖論問題,豐富了圖論的內容。

不過也有不少數(shù)學家并不滿足于計算機取得的成就,直到現(xiàn)在,仍由不少數(shù)學家還在尋找一種更簡潔的書面證明方法。

錢學森在一篇文章中談到這件事的意義:“去年數(shù)學界哄動一時的一件事,是用電子計算機證明了數(shù)學上的四色定理。畫地圖要求相鄰兩國不用同一色,一幅地圖只需要四種顏色。要證明這個定理很難 ,數(shù)學家經過上百年的努力,證明不了。去年美國數(shù)學家用電子計算機證明了。他們看到這個問題要證明并不是不可能,而是證明的步驟、程序很復雜,人一輩子的時間也證不完。他們把程序編好,交給高速的電子計算機去干。高速電子計算機也用了一千多個小時才證出來。美國數(shù)學家認為,他們的主要貢獻不是在證明了四色定理,而在運用電子計算機完成了這件人沒有能夠完成的事?!?br>

    本站是提供個人知識管理的網絡存儲空間,所有內容均由用戶發(fā)布,不代表本站觀點。請注意甄別內容中的聯(lián)系方式、誘導購買等信息,謹防詐騙。如發(fā)現(xiàn)有害或侵權內容,請點擊一鍵舉報。
    轉藏 分享 獻花(0

    0條評論

    發(fā)表

    請遵守用戶 評論公約

    類似文章 更多