skip to content

Гамильтонова линия

«ТОЛЬКО ЗАБАВЛЯЯСЬ И УЧАТСЯ», — считал Анатоль Франс. Известный ирландский ученый сэр Уильям Роуэн Гамильтон в 1859 году занялся математическим бизне­сом: выпустил в продажу головоломку, состоящую из деревянного додекаэдра, в каждую из двадцати вершин которого вбит гвоздь с большой шляпкой, чтобы не со­скакивала обернутая вокруг него веревка. Под каждым гвоздем стояло название крупного города — Дели, Фи­ладельфия, Брюссель... Надо было продолжить веревоч­ный маршрут, проходящий через все центры цивилиза­ции точно по одному разу.

Очевидно, новый товар не вызвал ажиотажа на рын­ке, а изготовлять правильный двенадцатигранник не так просто, и потому Гамильтон предложил другой вариант игры — технологически намного упрощенный. Роль доде­каэдра, пространственного тела, играло его плоское изо­бражение — так называемый граф, то есть фигура, со­ставленная из вершин, соединенных ребрами. (Все мно­гоугольники, все мозаики, что мы рассматривали и еще только будем рассматривать, — это, несмотря на свой простецкий вид, типичные графы.)

Граф, заменяющий собой многогранник, повторяет его архитектуру — столько же вершин, столько же ребер и граней, тот же способ соединения их друг с другом. (Потому формула Эйлера, справедливая для многогран­ников, верна также и для графов.) Вот один из способов получить такой граф: надо спроецировать весь много­гранник на плоскость одной из его граней, а центр про­екции выбрать недалеко от ее середины. Тогда для пяти Платоновых тел получаются графы (первая страница книги). Они называются «диаграммой Шлегеля». Таким нам увиделся бы гигантский многогранник, если бы мы удалили одну его грань, забрались в образовавшуюся дыру и стали рассматривать его изнутри. Диаграммы эти очень удобны — они позволяют на листе бумаги произ­водить манипуляции с объемным телом, чем и воспользо­вался Гамильтон, чтобы упростить свою нерентабельную головоломку.

Математика сохранила память о его поучительной иг­рушке — до сих пор линия, проходящая по одному разу через все вершины графа, называется гамильтоновой. Но и сейчас никто не может сказать, существует ли для то­го или иного графа гамильтонова линия или нет. А это весьма обидно, ибо жизнь часто требует ответа на по­добный вопрос. Например, знаменитая «задача о стран­ствующем торговце» состоит в том, что он должен по­сетить несколько городов и как можно скорее вернуться домой. В общем виде эта транспортная проблема не решена.

Подпись:  Можно, конечно, пе­ребрать все варианты и вы­брать наилучший порядок обхода городов, но если их много, за дело без мощных вычислительных машин луч­ше не браться. Впрочем, кое-какие задачи подобного ти­па все-таки решены — напри­мер, найдена кратчайшая авиалиния, проходящая по всем главным городам Аме­рики.

 

Материалы

Поцелуй по расчету
Поэма Содди
Задача о сферах
Многомерность
Гость из четвертого измерения
Четырехмерный симплекс
Возможности нового измерения
Эксперимент Цельнера
Геометрия - это интуиция
Ущербность нашего восприятия
Объем - в плоскость
Наш плоский объемный мир
Мебиусиана
Односторонность листа Мебиуса
Топология - из листа Мебиуса
Число Бетти
Хроматический номер
Справа, где сердце
Бутылка Клейна
Мебиус и микромир
Левый и Правый Мебиусы
Эксперимент By Цзянь-сюн
Двухкомпонентная теория нейтрино
Зеркальные двойники
Роль формы
Вселенная искривляется
Тензорный анализ
Теория Вселенной Эйнштейна
Пульс Вселенной
Великолепная пятерка
О божественной пропорции
«Начала» Евклида
Доказательство Эйлера
Символы Шлефли
Гамильтонова линия
Изопиранная задача
Интуиция царицы Дидоны
Как управляется мир
Серьезные игры
Искусство орнамента
Федоровские группы
Игры Эсхера
Симметрии Эсхера
Нефедоровская кристаллография
Мировая гармония
Удавшаяся провокация
«Колючий» ёж Кеплера
Фигура Петри
Теория многогранников
Правильные и почти правильные тела
Песок расширяется!
Кубическая плотная упаковка
Плотность упаковки
Дома на песке
Тайные связи
Музыка сфер
Подкупающая простота
Модели Дончияна
Полезные политопы
Организация пространства
Радость видеть и понимать
Теории Земли
Бейсбольный мяч планеты
Катенаны
Вечный Геометр