七桥与拓朴学



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送交者: 立立 于 April 08, 2002 11:01:18:

七桥与拓朴学

18世纪,俄国的哥尼斯堡有一条小河叫勒格尔河,河有两条支流,一条叫新河,一条叫旧河,
它们在市中心汇合,在合流的地方中间有一座小岛,在小岛和两条支流上建有七座桥。哥尼斯
堡的居民有个传统习惯,星期天沿着城市的河岸和小岛散步,同时试图找一条路线,可经过所
有七桥但又不重复经过任意一座桥。这就成了著名的"七桥问题"。

当时,正在哥尼斯堡的瑞士著名数学家欧拉对"七桥问题"产生了兴趣。数学家考虑问题往往是
化繁为简,欧拉首先把被河流隔开的小岛和三块陆地看成四个点,把每座桥看成一条线。这样
一来,七桥问题就抽象为四个点和七条线组成的几何图形,这样的几何图形在数学上叫网络。
于是,"一个人能否无重复地一次走遍七座桥最后回到起点"就变成"从四个点中某一个点出发,
能否一笔把这个网络画出来"。这就是所谓的一笔画。

欧拉进一步研究发现,网络能否一笔画出来的关键在于这些点。这些点有两类,如果从一点
引出的线是奇数条,就把这个点叫奇点;如果从一点引出的线是偶数条,就把这个点叫偶点。
网络中奇点的数是零或二,这个网络就能一笔画出来。

由于七桥问题中的四个点都是奇点,按欧拉的规律,这个网络是一笔画不出来的。也就是说
想一次无重复地走过所有七座桥是不可能的,因为根本就不存在这样一条路线。

欧拉将七桥问题转化为一个网络问题,从而完成了从实际到数学模型的转化,开创了数学上
的新分支--拓朴学。

这段真实的故事告诉我们:许多重要的科学理论都来源于生活,这些理论反过来又可以帮助
我们去完成实践。



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