二十一人民网论坛数学网友
通俗地讲一下庞加莱猜想是怎么回事
据说庞加莱猜想被中国人证明了,那个证明的长度有三百多页,这样一来就成了中国人的骄傲。本贴子因此就打算通俗地介绍一下庞加莱猜想是怎么回事。
因为,要说起来这个猜想的术语那是很抽象的,是说“单连通的闭三维流型同胚于三维球面”,但是这让数学的外行害怕,一害怕就不敢研究。但这样就有问题,万一其它专业的人要利用这个原理呢?所以我尝试用通俗的办法来讲一下什么是庞加莱猜想。
首先,我以前一直就是有一个观点,那就是数学家真没有意思,数学家要证明的东西,往往在常人看来,都是废话。什么是废话呢?比如人不吃饭要饿死,汽车没有火车跑得快这样的肯定对头的话,或者在常人看来理当如此的话。但是数学家们偏要证明一下,而且证明起来还挺难。
比方说吧,两点之间直线最近,这件事情不要说每一个人知道,甚至连一条狗都知道。但是你要真正证明它,光大学的高等数学知识还是不够的,还要进修泛函分析,变分法,这才能够证明这件事情,瞧这多麻烦?
好,现在来讲这个庞加莱猜想是什么回事,后面大家会看到,那其实也是一个废话。当然,现在已经证明了,就是庞加莱定理了。因为是在三维空间,因此就好说了。
我们居住的房子,如果里面没有摆放任何家具,当然就是一个长方体的形状的空间,有长,宽,高。当然,我们不讨论这样的通常的房子。
我们想象这样一个房子,这个空间是一个球。或者,想象一下,一只巨大的足球,里面充满了气,我们钻到里面看,这就是一个球形的房子。
嗨,我不妨假设这个球形的房子周边其实是钢做的表面,非常结实,没有窗户没有门,我们现在在这样的球型房子里呆着。
现在拿一个汽球来,带到这个球形的房子里。随便什么汽球都可以(我一开始故意这么说,其实对这个汽球是有要求的)。这个汽球并不是瘪的,而是已经吹大成某一个形状了,什么形状都可以(后面要说明这也是胡说,其实对形状也是有要求的)。但是这个汽球,我们还可以继续吹大它,而且假设汽球的皮特别结实,肯定不会被吹炸了。还要假设,这个汽球的皮是无限薄的。当然,又无限薄又能够结实,这本身就是脱离实际了,但是没有办法啊,科学总是要抽象的嘛,不让抽象我们就得不出什么成果。
好,现在我们继续吹大这个汽球,一直吹啊吹。吹到最后会怎么样呢?那个庞加莱先生就猜想了,吹到最后,一定是这个汽球的表面和整个球形房子的墙壁表面紧紧地贴住,中间没有缝隙了。
当然,还要有一些假设,就是我们这个人不能呆在这个球形房子里,否则的话汽球会有一部分贴到人身上,而不是贴到墙壁上了。可是没有人怎么吹汽球呢?哎呀抽象嘛。我们可以假设有一个小精灵躲在汽球里面吹,用一个压缩的空气瓶吹。或者,也可以不是吹这个汽球,而是在这个大球形的,非常结实的钢制的房子外面抽气,把房里的气抽光,则汽球里的空气就能够膨胀,也能够达到效果,反正最后一定是能够汽球的表面和房子墙壁紧紧贴着,一点缝隙都没有。
但是这个猜想到现在还不严格。如果这个汽球只是一个长形的,或者球形的,那是可以做到的。但是,如果这个汽球是一个救生圈的形状,那就不行了,因为救生圈在不断吹大的时候,最后有一些表面并不是紧贴在墙面上,而是会相互挤在一起。
因此,这个猜想就必须把类似救生圈一类的汽球排除开。认为拿这样的汽球来吹属于赖皮行为。
最后定的规则是这样,就是,如果我们钻到那个汽球里去(假设我们是小人国里的小精灵,会飞),我们用一只苍蝇,用一根线绑在苍蝇身上,(假设这根线无限细且没有重量。然后让苍蝇随意地到处飞。这样,我手中的线就象风筝线一样不断地放出去,最后那个苍蝇还要飞回来,飞回来以后,我把栓在苍蝇身上的线头解下来,和我手中的线系在一起,这就构成了一个圈,或者叫一个绳套吧,能够把人勒死的那种。然后把这个绳套往自己怀里拉,拉呀拉,最后总能够把这个绳套统统都给拉回来。比如说,救生圈形状就不行,因为如果苍蝇在救生圈里飞了一圈回来,我这个结成的绳套就肯定收不会来,而给挡在那里了。那么,这样的汽球就不符合要求。
因此,我要求的汽球,它的形状虽然可以随意,但是,里面的任何一根封闭的曲线,或者说绳套吧,都不会绕过一根类似柱子这样的东西,或者说,这个汽球看上去没有“孔”,不象救生圈那样,可以把一个头伸进去。这样的汽球,数学家起了一个名字叫“单连通”,之所以要起这么吓人的名子,无非是为的显示自己挺有学问罢了,吓唬人的,无非是一个整个的不带孔的汽球嘛。
也就是说,庞加莱定理,说的就是,一个单连通的汽球(市面上卖的汽球大多数都是单连通的),在一个球形的房子里使劲地吹,最后一定能够使汽球的表面和球形房子的墙壁紧紧贴着,一点缝隙都没有。当然,得假设这个球形的房子里的空气,随着汽球的吹大,是会被排光的。
瞧,就这么个事,象不象废话啊?为证明这件事情花了三百多页,是不是有一些吃饱了撑得慌?
不光如此,这说法还如此地学究,什么“单连通的闭三维流型同胚于三维球面”,吓唬人不是?硬要将汽球说成是流型,显摆自己学问深不是?唉,总算球面大家还是知道的。什么叫“同胚”?也够吓唬人的,就是把汽球吹大后两个表面紧紧贴着。
所以啊,诸位小朋友们也可以想一些这样的废话,也就可以给出中国人给出的猜想了。现在光是外国人有猜想,中国人却没有。要我早知道庞加莱瞎猜的东西有这么简单,我就提前猜想了,让别人累得半死去证明去。那我多有名啊。
其实这样的猜想我也已经想到了一个。上面不是讲如果一个汽球是球生圈的形状,就不能够在一个球形的房间里吹大且和球形的墙壁紧密接触吗?那么好了,我这儿也设计一个巨大的房子,不是球形的,是一个球生圈形状的,而且,那个救生圈形状的汽球也套在这个巨大的房子里,这样我再吹这个汽球,它就肯定和这个房子的墙壁紧密接触了吧?
好,现在本人提出最伟大的数学猜想如下:
将一个内胎置入一个外胎里,然后对这个内胎使劲打气,最后的结果一定是内胎的外表面和外胎的内表面亲密接触。
bbs1.replays.net/htm_data/98/0606/664487.html
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