| 通俗地講一下龐加萊猜想是怎麼回事 |
| 送交者: 數學 2006年06月10日16:46:23 於 [教育學術] 發送悄悄話 |
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因為,要說起來這個猜想的術語那是很抽象的,是說“單連通的閉三維流型同胚於三維球面”,但是這讓數學的外行害怕,一害怕就不敢研究。但這樣就有問題,萬一其它專業的人要利用這個原理呢?所以我嘗試用通俗的辦法來講一下什麼是龐加萊猜想。 首先,我以前一直就是有一個觀點,那就是數學家真沒有意思,數學家要證明的東西,往往在常人看來,都是廢話。什麼是廢話呢?比如人不吃飯要餓死,汽車沒有火車跑得快這樣的肯定對頭的話,或者在常人看來理當如此的話。但是數學家們偏要證明一下,而且證明起來還挺難。 比方說吧,兩點之間直線最近,這件事情不要說每一個人知道,甚至連一條狗都知道。但是你要真正證明它,光大學的高等數學知識還是不夠的,還要進修泛函分析,變分法,這才能夠證明這件事情,瞧這多麻煩? 好,現在來講這個龐加萊猜想是什麼回事,後面大家會看到,那其實也是一個廢話。當然,現在已經證明了,就是龐加萊定理了。因為是在三維空間,因此就好說了。 我們居住的房子,如果裡面沒有擺放任何家具,當然就是一個長方體的形狀的空間,有長,寬,高。當然,我們不討論這樣的通常的房子。 我們想象這樣一個房子,這個空間是一個球。或者,想象一下,一隻巨大的足球,裡面充滿了氣,我們鑽到裡面看,這就是一個球形的房子。 嗨,我不妨假設這個球形的房子周邊其實是鋼做的表面,非常結實,沒有窗戶沒有門,我們現在在這樣的球型房子裡呆着。 現在拿一個汽球來,帶到這個球形的房子裡。隨便什麼汽球都可以(我一開始故意這麼說,其實對這個汽球是有要求的)。這個汽球並不是癟的,而是已經吹大成某一個形狀了,什麼形狀都可以(後面要說明這也是胡說,其實對形狀也是有要求的)。但是這個汽球,我們還可以繼續吹大它,而且假設汽球的皮特別結實,肯定不會被吹炸了。還要假設,這個汽球的皮是無限薄的。當然,又無限薄又能夠結實,這本身就是脫離實際了,但是沒有辦法啊,科學總是要抽象的嘛,不讓抽象我們就得不出什麼成果。 好,現在我們繼續吹大這個汽球,一直吹啊吹。吹到最後會怎麼樣呢?那個龐加萊先生就猜想了,吹到最後,一定是這個汽球的表面和整個球形房子的牆壁表面緊緊地貼住,中間沒有縫隙了。 當然,還要有一些假設,就是我們這個人不能呆在這個球形房子裡,否則的話汽球會有一部分貼到人身上,而不是貼到牆壁上了。可是沒有人怎麼吹汽球呢?哎呀抽象嘛。我們可以假設有一個小精靈躲在汽球裡面吹,用一個壓縮的空氣瓶吹。或者,也可以不是吹這個汽球,而是在這個大球形的,非常結實的鋼製的房子外面抽氣,把房裡的氣抽光,則汽球里的空氣就能夠膨脹,也能夠達到效果,反正最後一定是能夠汽球的表面和房子牆壁緊緊貼着,一點縫隙都沒有。 但是這個猜想到現在還不嚴格。如果這個汽球只是一個長形的,或者球形的,那是可以做到的。但是,如果這個汽球是一個救生圈的形狀,那就不行了,因為救生圈在不斷吹大的時候,最後有一些表面並不是緊貼在牆面上,而是會相互擠在一起。 因此,這個猜想就必須把類似救生圈一類的汽球排除開。認為拿這樣的汽球來吹屬於賴皮行為。 最後定的規則是這樣,就是,如果我們鑽到那個汽球里去(假設我們是小人國里的小精靈,會飛),我們用一隻蒼蠅,用一根線綁在蒼蠅身上,(假設這根線無限細且沒有重量。然後讓蒼蠅隨意地到處飛。這樣,我手中的線就象風箏線一樣不斷地放出去,最後那個蒼蠅還要飛回來,飛回來以後,我把栓在蒼蠅身上的線頭解下來,和我手中的線系在一起,這就構成了一個圈,或者叫一個繩套吧,能夠把人勒死的那種。然後把這個繩套往自己懷裡拉,拉呀拉,最後總能夠把這個繩套統統都給拉回來。比如說,救生圈形狀就不行,因為如果蒼蠅在救生圈裡飛了一圈回來,我這個結成的繩套就肯定收不會來,而給擋在那裡了。那麼,這樣的汽球就不符合要求。 因此,我要求的汽球,它的形狀雖然可以隨意,但是,裡面的任何一根封閉的曲線,或者說繩套吧,都不會繞過一根類似柱子這樣的東西,或者說,這個汽球看上去沒有“孔”,不象救生圈那樣,可以把一個頭伸進去。這樣的汽球,數學家起了一個名字叫“單連通”,之所以要起這麼嚇人的名子,無非是為的顯示自己挺有學問罷了,嚇唬人的,無非是一個整個的不帶孔的汽球嘛。 也就是說,龐加萊定理,說的就是,一個單連通的汽球(市面上賣的汽球大多數都是單連通的),在一個球形的房子裡使勁地吹,最後一定能夠使汽球的表面和球形房子的牆壁緊緊貼着,一點縫隙都沒有。當然,得假設這個球形的房子裡的空氣,隨着汽球的吹大,是會被排光的。 瞧,就這麼個事,象不象廢話啊?為證明這件事情花了三百多頁,是不是有一些吃飽了撐得慌? 不光如此,這說法還如此地學究,什麼“單連通的閉三維流型同胚於三維球面”,嚇唬人不是?硬要將汽球說成是流型,顯擺自己學問深不是?唉,總算球面大家還是知道的。什麼叫“同胚”?也夠嚇唬人的,就是把汽球吹大後兩個表面緊緊貼着。 所以啊,諸位小朋友們也可以想一些這樣的廢話,也就可以給出中國人給出的猜想了。現在光是外國人有猜想,中國人卻沒有。要我早知道龐加萊瞎猜的東西有這麼簡單,我就提前猜想了,讓別人累得半死去證明去。那我多有名啊。
將一個內胎置入一個外胎里,然後對這個內胎使勁打氣,最後的結果一定是內胎的外表面和外胎的內表面親密接觸。 |
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