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2m3m:四色猜想--关于染色问题的趣事
送交者: 2m3m 2005年07月11日10:55:03 于 [教育学术] 发送悄悄话


一个月前在一本图论教科书上看到一则轶事,是和染色问题有关的。1960年,Berge
提出了一个重要的猜想:完美图猜想(Perfect Graph Conjecture)。1972年,年仅22岁
的Lovasz给出了证明,震惊了组合界。当时Fulkerson也在研究这个猜想,并且得到了一
个简化命题。然后他认为这个命题太强了,不像是对的。后来Berge告诉他,Lovasz已经
证明了完美图猜想。Fulkerson听说后马上来看自己的证明,发现只差一个引理,几个小
时后Fulkerson就给出了证明。看来如果预先知道一个命题是对的再来证明会容易很多。

关于染色问题还有不少趣事。赫伍德关于“五色定理”的证明其实并不难。正因如
此,与费尔马猜想及哥德巴赫猜想不同,有不少数学家小看了四色猜想。相对论的创始
人,伟大物理学家爱因斯坦的数学导师闵可夫斯基(Minkowski,1864~1909)教授,就
是其中最为典型的一个。他认为四色猜想之所以没有解决,是因为世界上第一流的数学
家还没有空去研究它。

有一次,教授给学生上课,他偶然间提到这个问题,随之即兴推演,似乎成竹在胸
,写了满满一个黑板,但命题仍未得证。第二次上课,闵可夫斯基又继续推演,结果仍
旧是满怀信心进教室,垂头丧气下讲台。如此这般折腾了几个星期之后,教授终于精疲
力竭。一天,他走进教室,疲惫地注视着依旧着“证明”的黑板。此时适逢雷电交加,
他终于醒悟,并愧疚地承认:“上帝在责备我,四色问题我无能为力!”这以后,全世
界数学家都掂出了“四色猜想”的沉重份量。

1976年9月,美国伊利诺斯大学(University of Illinois at Urbana-Champaign)
的数学家阿沛尔和哈肯教授,运用每秒计算400万次的电子计算机,在运转1200小时后,
终于成功地完成了“四色定量”的证明工作。数学史上的三大难题之一,在人与计算机
的“合作”下,终于被征服了!为纪念这一历史性的时刻与史诗般的功绩,在宣布四色
定理得证的当天,伊利诺斯大学邮局加盖了以下邮戳:

“Four colors suffice!”(四种颜色足够了!)

证明方法将地图上的无限种可能情况减少为1,936种状态(稍后减少为1,476种),这些
状态由计算机一个挨一个的进行检查。这一工作由不同的程序和计算机独立的进行了复
检。在1996年,Neil Robertson、Daniel Sanders、Paul Seymour和Robin Thomas使用
了一种类似的证明方法,检查了633种特殊的情况。这一新证明也使用了计算机,如果由
人工来检查的话是不切实际的。

顺便提一下Paul Seymour,前一段时间math版还有人讨论princeton的一个美女数学
家,就是他的学生。师兄罗荣给我们讲课时提到,有位数学家这样评价Paul Seymour:
“图论没有谁都可以,就是不能没有Seymour。”他和Neil Robertson证明的Graph
Minor Theorem被不少的数学家视为图论中唯一的定理。这个定理的证明并没有借助计
算机,完整的证明共用了500多页,20多篇paper,从1985年到2000年。还有Sanders,据
说现在已经不做图论了,去年一年挣了2个Million还嫌少,因为他给老板赚了80Million
老板给他的还没有十分之一。

前两天去金华开会,终于见到了传说中的民间数学家,一位老先生,还有一对老先
生老太太,他们都宣称用纯数学的办法证明了四色定理。之前有两次吃法的时候见过他
们,看他们都不怎么说话,只说自己是工厂里面的。等他们做报告的时候讲起话来都是
中气十足,非常自信。可惜时间到了还没来得及讲完,主持人也没给他们面子,把他们
请他们下来了。后来吃饭的时候他们又跟同桌的一个老师讲他们的证明。旁边的几个学
生都没敢抬头,只能一个劲的吃饭,回来跟我们谈起这事还心有余悸。

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