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4.“图论”应用“两点连线”证明方法时存在三大缺陷

定义 10 “两点连线”证明方法是指数学家赫伍德创建的、当今数学界认可和“图论”教科书通用的证明方法。即应用拓扑原理,将连接体(面)置换为“点”(也称为顶点),并在两“点”之间添画上一条连线(也称为边),以此证明着色区分的方法。

就证明四色猜想命题而言,本人的证明方法及证明结果与“图论”的证明方法及证明结果完全不同。这当中,是本人的证明方法有错,还是“两点连线”证明方法有错,抑或是“图论”应用“两点连线”证明方法时有错?对此,现将地图的“整体元素循序逐增”的基本原理与“两点连线”证明方法进行对接,答案自有分晓。

“图论”缺陷 1 漏缺了将“连线两端数字以组合数字记录下来”这道程序

图 21 是“图论”教科书中的一个例图。现将该图的点转换为有编号的点(见图 22),遵循地图的“整体元素循序逐增”的基本原理,将每条连线两端数字以组合数字记录下来,随之形成图的组合模式(见图 23)。

图21

图22

从图 23 看出,图 21 的结构模式为 组合模式。可见,“两点连线”证明方法与本人的证明方法,两者证明结果相同:地图的结构模式是 组合模式。同时证明,“两点连线”证明方法本身没有错,错是错在“图论”在应用“两点连线”证明方法时,没有遵循地图的“整体元素循序逐增”的基本原理,在将地图置换为“两点连线”的图后,漏缺了将“连接线两端数字和非连接线两端数字以组合数字记录下来”这道程序,而直接进入证明色分程序,完全没有切入地图的 组合模式。这便是“图论”应用“两点连线”证明方法时存在的缺陷之一。

“图论”缺陷 2 图的连线只表达“两两相邻”关系,不表达“两两非相邻”关系

图23 图21的形成过程及图的组合模式

图24

图25

图 24、图 25 是“图论”教科书中有关“着色理论”的两个例图。图24 是图 25 “加上新边 得到的图”,该书以此证明并得结论:“添加上新边只能色数不减,甚至变大。”

图 26 是根据本人的“组合说”理论将图 24、图 25 完整表达后的图表。

从图 24、图 25 与图 26 的比较中可知,同样是应用“两点连线”证明方法,“图论”对“添加上新边只能色数不减,甚至变大”的结果未能说出其“所以然”,而本人的“组合说”理论对此结果能说出其“所以然”:图 24“添加上新边”后,虽是相邻点(即边)增加了,但其图的相邻面的组合力并没有升降,仍为 ,故色数仍为 4。显然,“图论”未能说出其“所以然”,是错在“图论”将地图用“两点连线”方法表达时,只表达“两两相邻”关系,不表达“两两非相邻”关系,其表达的地图,乃是漏缺了“两两非相邻”这一半的“半个地图”。因此,“图论”不可能发现地图的整体结构是 组合模式,更不可能从图的组合模式中发现“图的相邻面的组合力”与“图的色数”两者的关系。此是“图论”应用“两点连线”证明方法时存在的缺陷之二。

“图论”缺陷 3 图的连线运行只讲随意性,没有遵循“连线运行规则”

图 27 是 K 5 图,即是五色区分图。无疑,如按图 27 所表达的那样,图中的 10 条连线均为连接线,表明 5 个点全连接,需 5 色区分。然而,如果 K 5 图作为平面图来表达(即是展现在平体表面的图),它是不可能实现的图(地图)。因为,本人研究结果表明:平体表面的图不能做到 5 个点(亦即 5个面)全连接。据此,本人定了个“连线运行规则”:连接线与连接线不可交叉通过;非连接线与非连接线可交叉通过;非连接线与连接线可交叉通过。事实证明,这一规则是必须遵循的规则,只有遵循这一规则,“两点连线”证明方法的完整性和准确性才能得之于体现。

图27 及其组合模式

图 28 是平体表面不能做到 5 个点全连接的证明图。图中的实线是表示连接线,虚线是表示非连接线。因①与⑤两个点非连接,故图中 5 个点不能做到全连接,图的相邻面的组合力为 ,仅需 4 色区分。

图28 及其组合模式

图 27、图 28 两个图同为由 5 个点 10 条连线组成,所不同的,图 27 的 10条连线均为连接线(即实线),图 28 的 10 条连线为 9 条连接线(即实线)、1条非连接线(即虚线)。这“1 条虚线”之差,就是平体表面不能做到 5 个点全连接的标志,是本人的“组合说”证明方法与“图论”应用“两点连线”证明方法的本质区别。

图 27 与图 28 两个图的比较证明告诉我们,“图论”应用“两点连线”证明方法的缺陷之三,就在于表达地图的面与面之间的关系时,连线运行只讲随意性,没有遵循“连线运行规则”。

总之,本人“组合说”的证明方法的证明结果与正确应用“两点连线”证明方法的证明结果完全一致,而“图论”错就错在未能正确应用“两点连线”证明方法。

恕我直言:四色猜想命题,是一个典型的被事物现象遮住了事物本质的命题。想要破解它,首先要读懂它,正确解读它。前人对葛斯里发现的地图着色现象的最大误读,就是把“四色”理解为该现象的最核心的关键词,将这一现象定之为“四色定理(四色猜想)”。倘若当年的数学家们能够从这一现象中,由发现平(球)体表面的图仅需四色区分,进而发现环体表面的图仅需五色区分,继而发现丁环体表面的图仅需六色区分、8 字连环体表面的图仅需七色区分,直至发现复杂、更为复杂的多环体表面的图仅需八色、九色…… n 色区分,那么,他们就会从这一系列的仅需色数现象中,发现“仅需”两字才真正是地图着色现象的最核心的关键词,就会明白平(球)体表面的图仅需四色区分只不过是 n 种仅需色数现象中的一个实例而已,就会将这一系列现象定之为“仅需色数定理”。然而,令人遗憾的是,由于当时的条件所限(尤其是对地图着色现象的认识所限),前人未能做到这一点;更令人遗憾的是,后人至今未能纠正前人这一误读。

图26 图 24、图 25 完整表达证明图

2011年2月18日(完稿)

(注:本文是发表于《科协论坛》2011 年 8 期下半月刊《物体表面的图的仅需色数的定理及其验证方法》一文原发稿,发表时因文字字数限制的要求,作了较大的删减) G4W5aHUpmMItNmVyqAirrAb06lwDHBgx+s98p1OQSyZSYn0BV/Banj836t/O3CjX

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