經(jīng)典數(shù)學(xué):四色猜想
來源:西安奧數(shù)網(wǎng)整理 2011-09-22 15:06:43
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1852年,剛從倫敦大學(xué)畢業(yè)的哥斯尼在給他的兄弟弗雷贅克的一封信中提出了這樣的猜想:在一幅正規(guī)地圖中。凡是有共同邊界結(jié)的國家,都可以最多只用四種顏色著色,就能把這些國家區(qū)別開來。
弗雷贅克讀了這封信后,就企圖用數(shù)學(xué)品質(zhì)方法來加證明。但是,他花了許多時(shí)間,仍是毫無頭緒,他只好去請(qǐng)教他的教師摩爾根。但摩爾根也無法證明這個(gè)問題。同時(shí)也無法推翻,就把它交給了英國著名的數(shù)學(xué)家哈密頓。從此,這個(gè)問題在一些人中間傳來似去,直到1865年哈密頓逝世為止,這個(gè)問題還沒有得到解決。
于是這個(gè)問題便以"四色猜想"的名字留在了近代數(shù)學(xué)史上。1878年,著名的英國數(shù)學(xué)家凱來把"四色猜想"通報(bào)給倫敦的數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)員,征求解答。
數(shù)學(xué)界頓時(shí)活躍起來,很多人揮戈上陣,企圖試一試自己的能力。
1879年,肯普首先宣布證明了四色定理,接著在1880年,泰特也宣布證明四色定理的問題已經(jīng)解決,從此就很少有人過問它了。
然而還有一個(gè)數(shù)學(xué)家赫伍德,并沒有放棄對(duì)四色問題的研究,他從表少年時(shí)代一直到成為白發(fā)蒼蒼的老者,花費(fèi)了畢生的精力致力于四色研究,前后整整60年。終于在1890年,也就是肯普宣布證明了四色定理的11年之后,赫伍德發(fā)表文章,指出了肯普證明中的錯(cuò)誤,不過,赫伍德卻成功地運(yùn)用肯普的方法證明了五色定理,即一張地圖一公平能用和種顏色正確地染色。
五色定理被證明了。但四色定理卻又回到未被證明的四色猜想的地位了,這不僅由于赫伍德推翻了肯普的證明,而且離開泰特發(fā)表論文66年后的1946年,加拿大數(shù)學(xué)家托特又舉出反例,否定了泰特的證明。
肯普的證明,雖然在11年后被推翻了,但是,人們認(rèn)為他的證明思路有很多可取的地方。因此,數(shù)學(xué)家,有不少人一直在沿著他的思路,推進(jìn)著四色問題的證明工作,并且有了新的進(jìn)展。然而,這些成就所提供的檢驗(yàn)辦法太復(fù)雜了,人們難以實(shí)現(xiàn)。就拿1970年有些人的方案來說,用當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)來算也需要連續(xù)不斷地工作10萬小時(shí)(即11年以上),才能得出結(jié)論,這顯然是不可能的。
1970年以后,人們千方百計(jì)地改進(jìn)了證明四色猜想的方案,而且計(jì)算機(jī)的其使用方法,也不了飛快地進(jìn)步。
1976年6月,美國數(shù)學(xué)家阿佩爾與哈肯,在美國伊利諾侵入大學(xué)的3臺(tái)不同的電子計(jì)算機(jī)上,用了1200小時(shí),終于完成了"四色猜想"的證明,從面使"四色猜想"成為了四色定理。
"四色定理"本身沒有什么突出的理論價(jià)值和衫價(jià)值。因此美國數(shù)學(xué)家的貢獻(xiàn),主要是用電子計(jì)算機(jī)解決了延續(xù)124年之久的純理論問題。人與機(jī)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。
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