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前面2990層的問題,雖然有很多也是十分艱深的,也有一些是自己從來沒見到過的,但程理最後都還是靠著腦中靈光一閃,最終得以解決問題。
但程理在這2000多道題裡,還從來沒有一道題目,讓他感到如此的棘手。
第2991層的這個問題,就是四色問題。
“問,如何證明任何一張地圖只用四種顏色就能使具有共同邊界的國家著上不同的顏色。”
這個問題描述很簡單也很清晰,實際上就是說,在不引起混淆的情況下,一張地圖只需要4種顏色標記就行了,這樣一來就可以讓任意兩個相鄰國家,是不同顏色。
問題描述很簡單,但是如何證明這個結論是正確的,卻十分的困難。
四色問題,實際上是地球上近代三大數學難題之一,它最早是1852年一名叫做格斯里的英國大學生提出來的。
當時他在一家科研單位進行地圖著色工作的時候,發現每幅地圖都只需要4種顏色著色。
他發現這個現象後,就在想說,能不能從數學上加以嚴格證明這種現象呢?
這是典型的一種先發現現象,然後想用數學證明的過程。
然而他在和自己的弟弟在嘗試證明這個四色現象的時候,才發現這是一個超級難的問題。
最後,他的弟弟就請教了著名的數學家哈密頓爵士,但直到哈密頓爵士去世,這個問題仍然沒能被解決。
最後,四色問題逐漸成為了世界數學界都關注的問題,世界是許多一流數學家都紛紛參加了四色猜想大會戰。
一開始,人們都以為這只是一個簡單的問題。
但除了肯普在19世紀末,證明了五色定理,證明了一張地圖的著色,只要用五種顏色就夠了。
但四種顏色到底夠不夠,依然是一個懸而未決的事情。
直到一個世紀過去了,這個問題仍然沒有被解決。
人們這才意識到,這個貌似簡單的問題,卻是可與費馬猜想相提並論的巨大難題。
這100多年來,雖然四色問題一直沒有被解決,但數學家們為研究四色問題付出的努力,卻並沒有白費。
為了解決四色問題,所引進的概念與方法刺激了拓撲學與圖論的生長、發展。
在“四色問題”的研究過程中,不少新的數學理論隨之產生,也發展了很多數學計算技巧。如將地圖的著色問題化為圖論問題,豐富了圖論的內容,設計計算機的編碼程式上都起到了推動作用。
最後,在1969年,在電子計算機技術開始高速發展之後,人們開始嘗試藉助計算機來解決這個難題。
德國數學家希斯,第一次提出了一種具體可行的尋找不可避免可約圖的演算法,他稱之為“放電演算法”。
最後,人們才透過最佳化放電演算法,透過計算機進行超大量計算,最終才得以解決了這個問題。
他們在進行了百億次計算,在當時的各種計算機上計算了1200小時,計算程式先後修改了500餘次,才最終找到了一組“不可避免可約圖”。
然而因為計算量太大,人力很難去驗證計算機的計算過程到底對不對。