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科学原理 · 约 1 分钟

任何地图最多用四种颜色就能区分相邻区域

四色定理说:再复杂的平面地图,只需四种颜色就能保证相邻区域不同色。它在 1976 年由计算机辅助证明,是史上第一个主要靠计算机完成的数学定理。

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到底是怎么回事

想象你面前有一张世界地图,每个国家或地区都要涂上颜色,而且相邻(共享一段边界,不只是碰一个点)的区域必须颜色不同。你可能会觉得,国家这么多,需要的颜色肯定不少。但四色定理告诉我们:无论地图多么复杂,四种颜色就永远足够了。这个结论适用于任何平面上的地图,哪怕它由成千上万个形状各异的区域组成。 这个定理的数学本质,其实是一个关于“平面图”的着色问题。数学家把每个区域抽象成一个点,相邻的区域用线连起来,就构成了一张图。四色定理等价于说:任何在平面上画出的图,只要它的边不相交,就一定能用四种颜色给所有顶点染色,使得相邻顶点颜色不同。

背后的故事

四色定理的历史相当曲折。1852年,英国学生弗雷德里克·格思里在给地图着色时,首先提出了这个猜想。此后一百多年里,无数数学家试图证明它,却屡屡碰壁。有人甚至构造出需要五种颜色的“反例”,后来发现都是错误的。直到1976年,美国数学家肯尼斯·阿佩尔和沃尔夫冈·哈肯才在计算机的帮助下完成了证明。 这个证明本身也充满争议——它把地图分解成近两千种“不可约”的构型,然后用计算机逐一验证每种构型的着色可能性。这是数学史上第一个无法被人

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