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第256章 四色猜想

四色问题又称四色猜想,是世界近代三大数学难题之一。四色问题的内容是:“任何一张地图只用四种颜色就能使具有共同边界的国家着上不同的颜色。”用数学语言表示,即“将平面任意地细分为不相重迭的区域,每一个区域总可以用1、2、3、4这四个数字之一来标记,而不会使相邻的两个区域得到相同的数字。”这里所指的相邻区域,是指有一整段边界是公共的。如果两个区域只相遇于一点或有限多点,就不叫相邻的。因为用相同的颜色给它们着色不会引起混淆。

1878~1880年两年间,著名的律师兼数学家肯普和泰勒两人分别提交了证明四色猜想的论文,宣布证明了四色定理,大家都认为四色猜想从此也就解决了。肯普的证明是这样的:首先指出如果没有一个国家包围其他国家,或没有三个以上的国家相遇于一点,这种地图就说是“正规的”。如为正规地图,否则为非正规地图。一张地图往往是由正规地图和非正规地图联系在一起,但非正规地图所需颜色种数一般不超过正规地图所需的颜色,如果有一张需要五种颜色的地图,那就是指它的正规地图是五色的,要证明四色猜想成立,只要证明不存在一张正规五色地图就足够了。

进入20世纪以来,科学家们证明了50国以下的地图都可以用四色着色。电子计算机问世以后,由于演算速度迅速提高,加之人机对话的出现,大大加快了对四色猜想证明的进程。科学家们在美国伊利诺斯大学的两台不同的电子计算机上,用了1200个小时,作了100亿判断,终于完成了四色定理的证明,轰动了世界。

不过不少数学家并不满足于计算机取得的成就,他们认为应该有一种简捷明快的书面证明方法。直到现在,仍由不少数学家和数学爱好者在寻找更简洁的证明方法。

GPS全球定位系统

所谓“GPS”,就是英文Global Positioning System“全球定位系统”三个词的词头缩写,它由平均分布在围绕地球的6个圆形轨道上的24颗人造地球卫星(即导航卫星),分设在美国本土及其属地上的空控站、注入站、监测站、以及广泛装备于飞机、舰艇、坦克乃至单兵的GPS接收机等组成。

GPS系统采用“时间同步、单程测距”的原理来实现定位、简单地说就是用户同时向已知其位置的3个导航卫星分别进行距离测量,然后再以该卫星为球心,以所测得的距离为半径,在空间画出3个球面,则该3个球面的相交点,就是用户的所在位置了。所谓“时间同步”是指卫星上的时钟与用户设备内的时钟是精确同步的(譬如说校准到两者之间几万年才差1秒钟);而“单程测距”则是指从导航卫星上发出的无线电测距信号在传播到用户设备的这一单向行程中,就可以把它们之间的距离测量出来。试让我们来进行一下简单的计算:假定卫星以整秒时刻(即1、2、3)向外发播无线电测距信号,而用户设备所接收到的测距信号比整秒、时刻晚了0.0666秒种,已知电波的传播速度为300000千米/秒,则用户至该卫星的距离就等于300000千米/秒与0.0666秒的乘积,即19980千米。请注意,这里是假定卫星和用户的时钟是完全同步的,即它们之间没有上点误差,这样的计算才是正确的。如果用户时钟与卫星时钟存在着时间误差,则还必须根据这个误差对计算结果进行一些修正。GPS卫星组网之所以采用24颗卫星的配置方案,就是为了保证位于世界任一地点的用户,都可以随时接收到至少4个导航卫星的信号,其中3个卫星的信号来测距定位,第4个卫星的信号就是用来计算用户时钟的误差的。

常温下的“超导体”

1989年12月,印度科学家宣称他们“制造”出了常温下的超导体,这种合金居然在37℃中仍然电阻为零,而直到今天,最先进的超导体合金也需在-100℃左右。有趣的是,不久之后,斯里兰卡“科学家”亦宣称他们制造出了常温下的超导体,于是,两个科学本不发达的国家,一夜之间成了“科技大国”。