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发表于 2012-8-20 19:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
[watermark]四色问题这个名词也是今天中午看见的,似乎以前哪里听过,但记不清了。可能现在我讨论的也不是原来的问题了,我也记不清了,就算这个四色问题,我都不知有没有记错。但也没多大关系,名字嘛,只是一个代号而已。
不想那么多了。
四色问题,传说以前有人发现了个奇怪的现象---地图只用四种颜色就能完全涂满所有区域,并且不会有相邻区域颜色相同。
我也没数,我也不知道是否是事实,我身边可没地图拿来数。但这个常识性问题,应该不会有太多未被发现错误吧!
言归正传,不必去想那么多无用的问题。
先从简单的开始吧!
现在想想零维的东西,就是一个点,对它涂色,能有几种呢?很明显,只有一种情况。零维是这么的简单。
再来看看一维的情况,一维是什么呢?一维就是一条线,每个一维东西与其它一维东西只有前后关系,没有其它位置关系。对一群一维东西涂色,最少需要多少颜色呢?这也很明显,只要两种就可以了,两种颜色相互间隔。
(请不要超越维度,一维的两头是不会相连的,不然就成二维的了,一维东西能用一维尺度测量,两头相连了,从一维上看就不会有尽头,那该用二维来衡量)
然后我们看看二维的情况,前面说过,一维的一群线两头相连,就是二维东西了,人人都认识它,它是个圆(其实也不一定是个圆,但认为是就好了)。对于圆,要用多少颜色来给它涂色,就看组成它的一维东西的个数了。如果是偶数,很显然,只用两种颜色就能涂满整个圆环,两两间隔就可以了,但如果是奇数,就必须用三种颜色了,不然两两间隔,最后会剩下两个相同颜色了,它们不能相连,只能多加一种颜色了。也就是说,圆环,用两种颜色或三种颜色就能给它涂色了。
了解了圆环情况,现在来看看一群二维东西的情况。它们必须相连在一起,不然就是一个独立的东西了,与零维的点相同了,同时不会影响其它的涂色。而如果连成线状的东西,就与一维的线类似了,只用两种颜色就能完成涂色也不会对其它群产生影响。也就是说,只用考虑相互交接成片的二维东西就好了。
你会很容易发现这样一个情况,对于任何一个二维物品,它周围围着总是要么是零维的点状物品(只有一个独立物品和它相连),一维的线状物品(多个个的相连物品和它相接),要么是一个环状物品(它周围全是二维物品,没有其它空隙)。前两种不必过多考虑,那可以看作是第三种的特殊情况。现考虑第三种情况。这个二维物品周围是个环,先前讨论过,这种环用两种颜色,或三种颜色就可完成涂色。而现在这个物品在环的中央了,和其它所有物品都相邻了,没办法,只能用新的颜色了,而也就是说,对于这个物品和它周围物品组成的整个集体中,三种或四种颜色就能完成涂色了。
对于整个二维物品群来说,它们都可以分为一个个类似的小集体,而每个物品只与它周围的有关,与更远的就没有直接的联系了,对于它来说,根本不存在其它物品,因此,每个小集体都会只用三种或四种颜色来完成涂色,整体上,也可以只用三种或四种来完成涂色了。地图涂色也就和这类似吧!
二维解决了,三维的东西呢?
现想一群相邻的三维物品(如果不相邻就与二维,一维,甚至零维类似了),是不是每个也最多是完全被其它三维物品包围,它的整个面,都与其它三维物品接触,相邻物品颜色不同,就是相邻接触面颜色不相同了,也就是说可以只考虑这个物品和它的接触面。三维物体的面,我们不好直接看了,但如果我们这样,把其中一个接触面先不看,那接触面组成的三维图形就有边界了,现在可以用二维尺度来描述它了,它变成二维的了!对二维的东西,我们刚才讨论过,只用三种颜色或四种颜色就能完成涂色。只是我们得把那忽略的那个接触面给加上,来完成我们的任务。而又该怎么加呢?我们再看看那二维物品群,我们似乎忽略了什么重要的东西,是什么呢?对了,是那个无限的背景!如果我们给背景规定个颜色,就比如是无吧,它和其它任何颜色都不会相同,二维图形群边缘都和它相邻,是不是和那个被我们忽略的接触面类似呢?现在整个面都完成了,它们需要4种颜色或5种颜色来完成涂色任务。地球仪上颜色涂色和这类似。
对于这个三维物体来说,它与接触面的颜色全不相同,而它,就必须用新颜色了。对于这个三维物品小群体,就需要5种或6种颜色来完成涂色了。对于整个三维物品大群体来说,各个小群体可以说是独立的,中心物品不会知道是否还有其它物品。也就是说,对于三维物品群体来说,用5种或6种颜色可以完成涂色。
现在可以这么认为,低维度物体群和背景可以组成高维度物品和其它物体的接触面,同时这个高维度物品的颜色也必须和它的接触面颜色不同。也就是说每升高一个维度,增加了两种颜色。当然,零维有点特殊,它居然不是零,而是1了。
现这样思考刚才的一切。
零维,特殊情况,它没有更低维度了,只能为1。
一维,零维特殊,它也就跟着特殊了,一维物品间的接触面只是一个零维了,而没有其它的东西,现在它就为2了
二维,似乎特殊化更小了,开始向通用转变了,二维物品间接触面为一群一维物品,一维物品颜色数加上背景,再加上它本身颜色,也就成为4了,当然,它还未完全转变,一维物品间可以不要背景。二维物品的颜色数为3或4。
三维,接触面为二维面,加上背景与本身颜色,就是5和6了,似乎二维时产生的影响稳定遗传下来了。
四维,接触面为三维物品,加上背景与本身颜色,就是7和8了。这可以自己去想,现在应该很容易了。
五维,接触面为四维物品,加上背景与本身颜色,就是9和10了
……
……
瞌睡来了,也就不再补充了,也不用检查了,明天放假再说吧,睡觉要紧。明天看看是否需要加上图片,但我制作图片太不会了。
说一句,那维度之类的不必去参考现实生活的,似乎没什么必要,还自找麻烦,只当成数学理想维度就好了。 [/watermark]
 楼主| 发表于 2012-8-20 19:44 | 显示全部楼层

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