龐加萊猜想一個帶有基本意義的拓撲學猜想,這也讓龐加萊猜想的證明難度非常高。
從拓撲學中來看,龐加萊猜想的意義幾乎等同於證明1+1=2,是一個具有基礎意義的難題,因此龐加萊猜想也是七個千禧年難題大獎之一。
龐加萊猜想的表述十分簡單,但是卻讓 人難以理解:任何一個單連通的,閉合的三維流形一定同胚於一個三維的球面。
一位低調的數學家佩雷爾曼,證明了龐加萊猜想。
龐加萊猜想是什麼意思?
龐加萊猜想的表述聽起來非常複雜,但龐加萊猜想表述的內容非常簡單,意思就是一個封閉的三維空間中,如果三維空間上的每條曲線,都能收縮成一點,那麼這個空間就是一個三維球面。這裡的三維球面並非完美的圓形,蘋果之類的特殊曲面,也可以稱之為球面。
再通俗一些,就是用一個橡皮筋,綁住一個三維體塊,如果可以把橡皮筋重新聚集到一起,那麼這個三維面就一定是三維球面。
想象一下,如果我們把橡皮筋,綁在一個球上面,然後用力拉橡皮筋,可以很快將整個橡皮筋聚集到我們的手裡。
但是我們如果把橡皮筋綁到一個甜甜圈上面,橡皮筋就會被圓環的體積所阻攔,我們用力拉橡皮筋,也無法將橡皮筋全部聚集起來,除非在甜甜圈上切一個缺口。
根據龐加萊猜想,我們就可以得出結論——能夠把橡皮筋全部聚集起來的,就是三維球面,而無法聚集橡皮筋的,就是其他三維體。
龐加萊猜想的實際含義非常簡單,正因為龐加萊猜想非常簡單,屬於基礎命題,這也讓龐加萊猜想的證明非常困難。
龐加萊猜想的證明:
龐加萊猜想被提出後,就吸引了很多拓撲學家參加證明,但是一直沒有數學家證明成功,很多數學家甚至利用更高維度的空間去證明龐加萊猜想,但收效甚微。
直到2002年,數學家佩雷爾曼的一篇文章,直接釋出到了網路上,很多數學家也收到了佩雷爾曼的文章摘要,這篇文章的發表,讓很多數學家認識到龐加萊猜想被證明的可能性。
佩雷爾曼沒有對自己的學術研究進行任何保密,其本人也表示,自己從沒想要成為龐加萊猜想的唯一證明人,如果有人利用自己的文章證明了龐加萊猜想,那他也會很高興。
雖然證明了龐加萊猜想,但佩雷爾曼拒絕了相關的獎項榮譽以及獎金。
總結:
在數學界中,越是簡單的基礎猜想,證明的難度越高,比如我們所熟知的1+1=2,直到今天也無法進行證明。
龐加萊猜想雖然是一個拓撲學的幾何猜想,但是也是非常重要的基礎意義命題,龐加萊猜想作為拓撲學的基礎命題,可以幫助人類更好的瞭解三維空間。
龐加萊猜想也並沒有止步於三維空間,隨著龐加萊猜想的證明,拓撲學家開始將龐加萊猜想應用到高維空間,幫助人類瞭解高維度空間的規則,這些猜想被稱為“高維龐加萊猜想”。