登陆注册
14715300000086

第86章 拓扑学是如何发现的

哥尼斯堡有一条河,叫勒格尔河。这条河上,共建有七座桥。河有两条支流,一条叫新河,一条叫旧河,它们在城中心汇合。在合流的地方,中间有一个小岛,它是哥尼斯堡的商业中心。

哥尼斯堡的居民经常到河边散步,或去岛上买东西。有人提出了一个问题:一个人能否一次走遍所有的七座桥,每座只通过一次,最后仍回到出发点?

如果对七座桥沿任何可能的路线都走一下的话,共有5040种走法。这5040种走法中是否存在着一条既都走遍又不重复的路线呢?这个问题谁也回答不了。这就是著名的“七桥问题”。

这个问题引起了著名数学家欧拉的兴趣。他对哥尼斯堡的七桥问题,用数学方法进行了研究。1736年欧拉把研究结果送交彼得堡科学院。这份研究报告的开头是这样说的:

“几何学中,除了早在古代就已经仔细研究过的关于量和量的测量方法那一部分之外,莱布尼兹首先提到了几何学的另一个分支,他称之为‘位置几何学’。几何学的这一部分仅仅是研究图形各个部分相互位置的规则,而不考虑其尺寸大小”。

从欧拉这段话可以看出,他考虑七桥问题的方法是,只考虑图形各个部分相互位置有什么规律,而各个部分的尺寸不去考虑。

欧拉研究的结论是:不存在这样一条路线!他是怎样解决这个问题的呢?按照位置几何学的方法,首先他把被河流隔开的小岛和三块陆地看成为A、B、C、D四个点;把每座桥都看成为一条线,这样一来,七桥问题就抽象为由四个点和七条线组成的几何图形了,这样的几何图形数学上叫做网络。于是,“一个人能否无重复的一次走遍七座桥,最后回到起点?”就变成为“从四个点中某一个点出发,能否一笔把这个网络画出来?”欧拉把问题又进一步深化,他发现一个网络能不能一笔画出来,关键在于这些点的性质。

如果从一点引出来的线是奇数条,就把这个点叫奇点;如果从一点引出来的线是偶数条,就把这个点叫做偶点。

欧拉发现,只有一个奇点的网络是不存在的,无论哪一个网络,奇点的总数必定为偶数。对于A、B、C、D四个点来说,每一个点都应该有一条来路,离开该点还要有一条去路。由于不许重复走,所以来路和去路是不同的两条线。如果起点和终点不是同一个点的话,那么,起点是有去路没有回路,终点是有来路而没有去路。因此,除起点和终点是奇点外,其他中间点都应该是偶点。

另外,如果起点和终点是同一个点,这时,网络中所有的点要都是偶点才行。

欧拉分析了以上情况,得出如下规律:

一个网络如果能一笔画出来,那么该网络奇点的个数或者是2或者是0,除此以外都画不出来。

由于七桥问题中的A、B、C、D四个点都是奇点,按欧拉的理论是无法一笔画出来的,也就是说一个人无法没有重复地走遍七座桥。

都可以一笔画出来,但是(4)中的奇点个数为4,无法一笔画出。

如果图中没有奇点,可以从任何一点着手画起,最后都回到起点,如果图中有两个奇点,必须从一个奇点开始画,到另一个奇点结束。

欧拉对哥尼斯堡七桥的研究,开创了数学上一个新分支——拓扑学的先声。

同类推荐
  • 雨林动物探索大百科

    雨林动物探索大百科

    本书有针对性地选择了最具代表性的雨林动物辑录成册,为读者介绍了它们在这个神奇的雨林世界中,如何嬉戏玩耍,如何觅食生存,如何与天敌斗争,如何繁衍生息等。不仅可以满足读者对知识的需求,更能激发读者探索大自然的兴趣。
  • 低碳有你

    低碳有你

    《低碳有你——有你有我地球更精彩》旨在引导新时代的青少年一起行动起来,为了我们共同的家园,用自己的实际行动把生活耗用能量降到最低,从而减少二氧化碳的排放,实现绿色低碳生活。低碳生活是一种态度,也是一种责任,更是一种爱,让我们的爱更宽广,更包容,更细致吧!
  • 广袤绮丽的地理(科普知识大博览)

    广袤绮丽的地理(科普知识大博览)

    本书具有如下特点:1.针对性强。针对青少年的实际需要,选取的均是青少年感兴趣又并未深入了解的信息。2.编排科学。在学科类别的设置上,内容的选择安排上,都有相当的科学性。3.难易适中。既不过于艰深,也不流于肤浅。本书编撰更得到了众多学科专家、学者的高度重视和具体指导。他们的辛劳从书稿的框架结构到内容选择,从知识主题的阐述到分门别类的归集,从编写中的问题争议到书稿最后的审议等全部过程,从而使本书具有很高的权威性、知识性和普及性。
  • 新课程百科知识-妙笑丹青

    新课程百科知识-妙笑丹青

    此书从国内及国外两方面来介绍丹青,并分别介绍了中外的一些历史名人的名作。
  • 人与环境知识丛书:环保生活100问

    人与环境知识丛书:环保生活100问

    20世纪60年代末,一位25岁的美国哈佛大学学生,丹尼斯·海斯,在美国发起了一个覆盖全美各地的宏大的社区性活动计划。1970年4月22日这一天,有2000万人参加了一个叫做“地球日”的声势浩大的活动。《环保生活100问》深入浅出,为广大青少年读者详细介绍了有关环保的100个问答知识,以期能丰富他们的环保知识。《环保生活100问》由刘芳编著。
热门推荐
  • 火影之无尽争霸

    火影之无尽争霸

    一名空间异能者因意外来到了火影,且看他如何莽红尘,戮三界,修得大道。(爱看不看。对本书有啥意见请来Q群:605515746告诉雷锋我,给雷锋我提点意见(拜托!)){求收藏求票票求点击}
  • 哑墨

    哑墨

    瑟瑟耳鸣,萧起萧落,风中墨言书,倚亭凉。《哑墨》煮茶凉泼茶香侯君至古意春秋,与君共味烟雨。《味》古戒,因戒不去古意,故以此为名。平日里喜好把味古词古句,但囫囵吞枣,大有些不求甚解,还望志士莫笑拙劣,不吝赐教,指点一二,戒,自虚心求教,自知不足,欲弥。
  • 红楼之白魔法神贾珠

    红楼之白魔法神贾珠

    尼斯大陆十项全能的白魔法圣封神之时出了岔子,成了《红楼梦》里那个最有前途却早逝的贾珠的故事。--情节虚构,请勿模仿
  • 错身魔戒

    错身魔戒

    这里是艾妮亚的世界。这里流传着十二秘宝的传说。能操控位面之门的次元魔方,能逆转时间的时钟塔,能封禁生命的天丛云剑,能无限强化的白玉京,能复活亡灵的灵魂之火,能心想事成的命运罗盘,能长生不老的传说圣杯,能召唤恶魔的潘多拉魔盒,能......以及最特殊的秘宝,能变成大魔王的错身魔戒!这就是错身魔戒的故事,艾妮亚世界的故事,以及以艾妮亚为中心,拯救全宇宙的故事!变身文——不喜误入~
  • 我的女仆是仙女

    我的女仆是仙女

    看了就知道撒。。。。。。。。。。。。。。。
  • 倾城毒女妖娆梦境师

    倾城毒女妖娆梦境师

    水茉书:她是21世纪的王牌杀手,是异能者中的天之骄女。她,水府的嫡出五小姐,本该是众人宠爱的对象,却被传成“三无千金”。拥有倾城之颜却是个花瓶————废材草包小姐。一朝穿越,她成了她!靠,有木有搞错啊,她好的也是天之骄女,竟然穿成无能废材。不管了,既来之则安之。看她改写她的命运。看她傲视天下!!!但谁能告诉我,这个妖孽美男是不是老天派给她的克星啊.......帝君寒:书儿,你想多了,我只是想要你。
  • 魔舞九州

    魔舞九州

    青龙镇林家天才林修,在帝都学院被奸人所害经脉被废,经脉被废后回到家族,地位一落千丈!一次林修在族人的捉弄下不小心跌落悬崖,没想到他竟跌入了万年前的远古战场之中!在远古战场之中林修遇到了一缕魔气滔天的残魂!一人一魂做了一笔交易。本该一生平凡的他,却被命运拉扯进了一个千古之局!
  • 黄金诱惑:揭开黄金神秘面纱

    黄金诱惑:揭开黄金神秘面纱

    本书作者对黄金有哪些基本特性、是怎样生产出来的,黄金货币体系是如何演变的,对我们的生活有什么样的作用和影响,今天的中国和世界黄金生产、储备、流通状况如何等进行了既专业又不失通俗的细致描述。
  • 神兽原

    神兽原

    古老的邪魔即将出世,种族部落一盘散沙,神兽原危及存亡之时,白虎少年横空出世,书写一段救世佳话……
  • 不如就这样:罪,爱

    不如就这样:罪,爱

    吾乃花殇,花如殇,殇如命……