Lời giải cho bài toán của thiên niên kỉ?

Đỗ Huyền My
(Sagittarius)

Điều hành viên
A World of Doughnuts and Spheres
By GEORGE JOHNSON, NYT, 20/4/03

Dr. Grigori Perelman of St. Petersburg says he has found a proof of the Poincaré Conjecture, one of the seven most important math problems of the millennium.

Though you might not guess it from trying to read some of the research papers, the whole point of mathematics is to make things simpler. No one has taken this more seriously than the topologists, a rarefied breed of thinkers who insist that the world, however messy and diverse it may appear, is really made of just two basic shapes, the doughnut and the sphere.

Actually it's a bit more complicated than that — the doughnuts can have more than one hole, for example, and the topologists don't limit themselves to the usual three dimensions. Lately, they have been preoccupied with claims that a Russian mathematician has solved a famous century-old problem involving what might be called hyperdoughnuts and hyperspheres existing in an imaginary four-dimensional space.

Grappling with such slippery abstractions, Dr. Grigori Perelman of the Steklov Institute of Mathematics in St. Petersburg says he has found a proof of the Poincaré Conjecture, which seeks to explain how some of these airy higher-dimensional objects behave. He outlined his approach earlier this month in a series of lectures at the Massachusetts Institute of Technology.

If he is right, it will be the biggest mathematical news since 1995, when Dr. Andrew J. Wiles, a Princeton professor, proved Fermat's Last Theorem. Sweetening the victory, Dr. Perelman would be eligible for a $1 million prize, sponsored by the Clay Mathematics Institute in Cambridge, Mass., for solving what it considers one of the seven most important problems of the millennium.

The money is almost beside the point. That grown men and women can make a living pondering such matters is a sign that civilization, as fragile as it may sometimes seem, remains intact.

"When you spend years closeted away with these things, they are as real to you as your family," said Dr. Michael Freedman, a mathematician at Microsoft who made his mark 22 years ago proving the Poincaré Conjecture for objects in five-dimensional space. Before that it had been proven for all dimensions beyond five.

"Ironically the higher dimensions turned out to be easier than the lower ones," Dr. Freedman said. They offered more wiggle room.

Topology is the study of that which remains constant as an object is bent, stretched or squeezed. A coffee cup with a looped handle, a bugle and a garden hose can each be transformed into a doughnut (more formally called a torus). Likewise, anything without a hole through it — a pencil, a brick, a piece of spaghetti (but not rigatoni, which is a very long and skinny doughnut) — can be molded into a sphere.

The topological cookbook does not permit tearing an object or joining two unconnected points. That would be cheating and would allow anything to be transformed into anything else. Try as you might, you cannot turn a sphere into a doughnut or a doughnut into a sphere. Topologically they are as immiscible as oil and water.

Having cataloged all the possible shapes in this realm, topologists have been reaching further. A sphere can be thought of as the three-dimensional world's version of a circle. So, going one level higher, what would be the four-dimensional equivalent of a sphere? And the five-dimensional version and so on?

Seeking to find some order, the French mathematician Henri Poincaré proposed almost a century ago that the world of four dimensions obeys a rule similar to the one that prevails down here: Things without a hole are just different squishings of some canonical four-dimensional answer to the sphere.

The technical name for this impossible object is the 3-sphere. Just as an ordinary sphere is a two-dimensional surface curving to form an enclosed object in three-dimensional space, a 3-sphere is a three-dimensional surface curving in on itself in four dimensions.

Every few years someone claims to have tamed this monster, coming forth with a proof of the conjecture that is subsequently torn to shreds. "It's a famous problem, and at any time maybe a dozen people are working on it," Dr. Freedman explained. "Statistically one or two of them will be convinced that they almost have it."

Hearing that a competitor may be on the verge of a breakthrough, "you work for four nights in a row, and then in some crazed state you claim that you've also proved it," he said.

Dr. Perelman has raised the stakes even higher, claiming not only to have finished off the Poincaré Conjecture but to have listed every possible kind of object that can exist in the four-dimensional world — 3-spheres and who knows what else, an atlas of an invisible neighboring realm. His approach is innovative enough to make many topologists optimistic that the answer is finally in sight.

If so, when the celebrations are over, the result may be met with a bit of melancholy.

"Say you're a graduate student and you're picking a subject that will become your career," Dr. Freedman said. Do you really want to pick an area whose main problem has just been solved?

"It's not a tragedy, because these people will go into other things," he said. "But it's a small sorrow for this particular branch of topology. You won't have the brilliant young people you have now."
 
My post đầu bài lên đây đi. Anh thi xong sẽ vào nói tiếp.

Ngoài lề một chút cái doughnut có 1 lỗ ở giữa rất hay. Một graph không phải là planar graph, khi chiếu lên hình cầu nó vẫn không phải planar, nhưng có thể dùng cái doughnut có 1 lỗ ở giữa xây dựng nó thành planar. Nếu có n cạnh cắt nhau thì cần có n lỗ thủng. Hình như dựa vào một số tính chất này mà một số nhà khoa học dự đoán vị trí của vài hành tinh, ngôi sao... trong thiên hà.

( A graph is planar if it can be drawn in a plane without graph edges crossing, ví dụ: petersen graph is not planar. )


Ngoài ra các bạn thử nghĩ xem làm thế nào để một con kiến bò hết mặt ngoài của một chiếc vòng khép kín tiếp tục bò hết mặt trong cứ thế lặp đi lặp lại. Mà chỉ bò thẳng, không nhảy ngang dọc và cũng không cắt cái vòng đấy ra. Lần đầu tiên mình thấy cái này trên bảo tàng khoa học của Boston, cực kỳ ngạc nhiên :D. (bài này thuộc về Topology )
 
Chỉnh sửa lần cuối:
Phạm Quang Minh đã viết:
My post đầu bài lên đây đi. Anh thi xong sẽ vào nói tiếp.
Đầu bài nào ạ? Có phải ý anh là cái Poincaré Conjecture không ạ? Thế thì nó đây:

Every simply connected compact 3-manifold without boundary is homeomorphic to a 3-sphere.
Loosely speaking, this means that every 3-dimensional object that has a set of sphere-like properties can be stretched or squeezed until it is a 3-sphere without breaking it. Note that a 3-sphere consists of all those points in 4-dimensional space R^4 that have a distance of 1 from the origin.

Analogues of the Poincaré conjecture in dimensions other than 3 can also be formulated:
Every compact n-manifold which is homotopy equivalent to the n-sphere is homeomorphic to the n-sphere.
The Poincaré conjecture as given above is equivalent to the case n=3. The difficulty of low-dimensional topology is highlighted by the fact that these analogues have now all been proven (with dimension n=4 being the hardest one by far), while the original 3-dimensional version of Poincaré's conjecture remains unsolved. Its solution is central to the problem of classifying 3-manifolds.

(source: wikipedia.org)

Anh thử giải thích thế nào cho nó đỡ trừu tượng hơn được không? Học kì trước bọn em mất 1 tuần tranh luận về cái topic này, mà vẫn cảm thấy nó như ma chơi, lúc make sense, lúc không.


Ngoài ra các bạn thử nghĩ xem làm thế nào để một con kiến bò hết mặt ngoài của một chiếc vòng khép kín tiếp tục bò hết mặt trong cứ thế lặp đi lặp lại. Mà chỉ bò thẳng, không nhảy ngang dọc và cũng không cắt cái vòng đấy ra. Lần đầu tiên mình thấy cái này trên bảo tàng khoa học của Boston, cực kỳ ngạc nhiên .
Anh đang nói đến cái Mobius band phải không ạ? ;)
 
Chỉnh sửa lần cuối:
À, tự nhiên lại nhớ ra một bài toán về topology nữa, nhân tiện post lên đây cho mọi người thử giải cho vui:
Chuyện xảy ra trong một giờ học toán ở một trường đại học. Thầy giáo đang giảng bài say sưa, chợt một sinh viên phát hiện và thốt lên: "Thưa thầy, thầy đang mặc quần trái!" Chưa kịp để ông thầy đỏ chín mặt kia nói gì, một sinh viên khác đã tiếp lời: "Đề nghị thầy lộn lại quần từ trong ra ngoài mà không cần cởi nó ra!"
Đố biết ông thầy làm thế nào mà chỉ sau một phút đã chính đốn lại được trang phục, giữ được thể diện cho mình? ;)
 
Chỉnh sửa lần cuối:
Củ chuối thật, nghĩ mãi không ra, bạn My giải đố đi, có phải là ông ý dùng từ "pair of pants" không. Hay là ông ý chuẩn bị trước- nhưng cách đấy thì bỉ lắm, làm sao giữ thể diện được.
 
Hoàng Lê Vĩnh Hưng đã viết:
Củ chuối thật, nghĩ mãi không ra, bạn My giải đố đi,
Bạn Hưng nóng vội thế... Cứ nghĩ tiếp đi, không nghĩ được thì còn để người khác nghĩ chứ :mrgreen:

có phải là ông ý dùng từ "pair of pants" không
Ừ, chính là cái quần có 2 ống ý.

Hay là ông ý chuẩn bị trước- nhưng cách đấy thì bỉ lắm, làm sao giữ thể diện được.
Cái bài toán này là 1 trong 5 bài toán bà prof của tớ đưa ra trong buổi học đầu tiên về mathematical thinking, dựa trên một câu chuyện có thật xảy ra ở Williams College, Massachusetts cách đây vài năm. Bà prof của tớ lúc đó cũng đang dạy Toán ở Williams, nên được chứng kiến:
Đúng là ông thầy đấy có chuẩn bị trước thật. Hôm đó ông ý có một cái lecture cho cả students, faculty lẫn parents. Lúc đầu ông ý bước vào giảng đường, mặc quần trái. Sau khi mọi người đã tụ tập đông đủ, ông ý mới tụt quần xuống (pardon the language :p), để lộ cái quần đùi có in hình mấy con bò tím - biểu tượng của Williams - ra, rồi lộn lại quần dài ở ngoài cho mọi người xem.
Đấy là chuyện có thật, có cả ảnh chụp lại hẳn hoi.

Còn khi bài toán này được đưa ra ở lớp tớ thì hoàn toàn không ai được chuẩn bị gì cả. Tớ mất gần 2 phút mới giải được, nhưng hôm đó mặc váy, nên không phải demonstrate :p, chỉ phải vẽ lại hình lên bảng cho mọi người xem thôi.

Mọi người đừng phức tạp hóa vấn đề, cứ làm thế nào biến nó trở về một bài toán thật đơn giản thôi :)
Have fun!
 
Hé hé đã lộ lời giải rồi nhé, cách bỉ đấy thì gì mà chả phải tụt quần. Cứ tưởng có câu nói ngộ nào đấy về "pair of pants"
Thôi, để mọi người nghĩ tiếp vậy (mình không tính, cái chuyện ông gì đấy cởi quần đi vào lớp học tớ biết rồi)
Bạn My có câu nào hay hay thì cho luôn vào đố vui đi, tớ đang thiếu chất xám.;)
 
Chỉnh sửa lần cuối:
Hoàng Lê Vĩnh Hưng đã viết:
cái chuyện ông gì đấy cởi quần đi vào lớp học tớ biết rồi
Ai bảo ông ý cởi quần bao giờ? Ông ý chỉ tụt quần xuống thôi, chứ chưa cởi :mrgreen:
 
ừ thì gọi là tụt vậy, nhưng cũng mở phéc mơ tuya để lộ cái quần boxer cho cả hội trường thấy. Được chưa;)
 
cái vòng đó được làm bằng cách lấy 1 dải băng, 1 đầu quay đi 1 góc 180 rồi nối vào đầu kia.
còn cái quần: tụt xuống dưới chân, bỏ ống 1 bên ra khỏi chân, lộn mặt trong ra rồi cho chân đó vào. Làm tương tự với ống còn lại.
 
Bùi Quang Minh đã viết:
cái vòng đó được làm bằng cách lấy 1 dải băng, 1 đầu quay đi 1 góc 180 rồi nối vào đầu kia.
Tả cái Mobius band thế này chắc là đúng rồi, anh Minh Phạm nhể :D
Mọi người thử tưởng tượng xem: Nếu dùng kéo cắt cái vòng đấy làm đôi dọc theo chiều dài của dải băng đó thì sẽ được cái gì? Nếu cắt làm 3 thì được cái gì?... n lần như thế thì sao?

Bùi Quang Minh đã viết:
còn cái quần: tụt xuống dưới chân, bỏ ống 1 bên ra khỏi chân, lộn mặt trong ra rồi cho chân đó vào. Làm tương tự với ống còn lại.
hehe có lẽ không phải. Đề bài đã yêu cầu là không được cởi quần, tức là không được "bỏ ống 1 bên ra khỏi chân..." rồi. Phải làm thế nào mà chân vẫn cứ phải ở trong quần mà vẫn lộn quần ngược lại mới được.

Hoàng Lê Vĩnh Hưng đã viết:
Bạn My có câu nào hay hay thì cho luôn vào đố vui đi, tớ đang thiếu chất xám.
Nếu muốn đố tiếp về topology thì thử cái câu về Poincaré Conjecture trên kia đi... Đợi anh Minh bé thi xong mới quay vào giải thì sốt ruột lắm :p
Còn đố về các lĩnh vực khác thì không thiếu, nhưng mà bây giờ tờ vừa mỏi mắt, vừa mỏi tay, phải đi chợp mắt một tẹo. Bao giờ tỉnh táo sẽ post mấy câu lên phần đố vui cho Hưng tha hồ trổ tài nhá ;)
 
à, điều kiện thế thì cũng được. chỉ khác là lúc tụt quần xuống thì chụm 2 chân lại với nhau để có thể trao đổi 2 ống quần. lộn ống quần trái sang chân phải và ống quần phải sang chân trái. lúc đấy thì tức khắc mặt trong sẽ lộn ra mặt ngoài. sau đấy thì kéo quần lên và phéc mô tuya bình thường.

Có bài này dễ thực hiện hơn:
Làm thế nào để cởi quần xịp mà không cần cởi quần dài?
 
hơ anh Minh này không đọc topology rồi, cố thêm lần nữa đi.
Bài của anh Minh
TH1: Nếu quần lót nằm ngoài quần dài, cứ cởi tự nhiên
TH2: Như lẽ thường tình, quần lót ở trong quần dài cởi ra thì có cách thô lắm, xé bay nó đi là xong
 
chu Hung nay doc ky lai di nhe. chum 2 ban chan lai voi nhau de tao thanh 1 vong tron. luc thuc hien thi ca 2 ong quan van o trong chan co ra ngoai dau.
 
Bui Quang Minh đã viết:
à, điều kiện thế thì cũng được. chỉ khác là lúc tụt quần xuống thì chụm 2 chân lại với nhau để có thể trao đổi 2 ống quần. lộn ống quần trái sang chân phải và ống quần phải sang chân trái. lúc đấy thì tức khắc mặt trong sẽ lộn ra mặt ngoài. sau đấy thì kéo quần lên và phéc mô tuya bình thường.
=D> Đúng rồi! Nếu lờ cái ống thứ 3 của cái quần đi thì cái quần cũng chỉ giống như cái doughnut (em thích gọi là cái bagel hơn, vì "bagel" trong tiếng Anh cũng được dùng như "củ chuối" trong tiếng Việt :p --> minh chứng hùng hồn cho cái thuyết doughnuts & spheres trên kia :))

Bui Quang Minh đã viết:
Có bài này dễ thực hiện hơn:
Làm thế nào để cởi quần xịp mà không cần cởi quần dài?
Cái này hồi trước đã từng xem Mr. Bean thực hiện rồi - Quần hay áo gì cũng được hết :mrgreen:
 
Chỉnh sửa lần cuối:
Hơ Mr Bean là mặc quần bơi vào quần dài rồi cởi(quần dài) ra mà không bị lộ đấy chứ.
 
Hoàng Lê Vĩnh Hưng đã viết:
Hơ Mr Bean là mặc quần bơi vào quần dài rồi cởi(quần dài) ra mà không bị lộ đấy chứ.
Hơ thế bạn Hưng quên là chúng ta đang nói chuyện trong topology à? Dài ngắn, to bé đâu phải là vấn đề ;)
 
Hơ hơ cho bạn My cái joke này nhé( hơi bậy một tí-tớ không biết rõ taste của bạn My về joke như thế nào-nếu không thích thì xin lỗi nhé):

Definition of topologist (cái cũ: là người không phân biệt giữa coffee cup và dough nut- hay bagel của bạn My- cái này xưa lắm rồi) cái mới nè.

A topologist is someone who can't tell the difference between his
ass and a hole in the ground, but who can tell the difference between his
ass and _two_ holes in the ground.

À mà bạn My hứa sang "đố vui" chơi một chuyến mà chưa thấy dấu chân là thế nào. Có thằng cu CA Duy nó đang chiến với tớ, tớ thì dốt về mặt văn chương rồi, sợ không lại được-nhờ bạn My cứu trợ gấp.
 
Chỉnh sửa lần cuối:
Lâu lắm rồi mới quay lại cái bài này, nếu như anh không nhầm thì ông này hiện tại sống ở West Hartford, ông ấy đến Trinity hơi nhiều. Đáng nhẽ thứ 4 tuần trước ông ấy có buổi nói chuyện với các giáo sư và sinh viên khoa Toán ở Trinity về lời giải bài này nhưng sau đó theo lời khuyên của cậu con trai ( cũng là một giáo sư Toán ) ông ấy cancel buổi nói chuyện trước sự ngỡ ngàng của báo chí và truyền hình Connecticut... rất tiếc là mình không được nghe.

Ông này học ở princeton, 40 năm trước ông ấy đã từng công bố một lần là tìm ra lời giải. Ngày hôm đấy là một sự kiện lớn của các giáo sư ở Princeton, nhưng sau đấy trong buổi hội thảo 1 vị giáo sư đã đưa ra một ví dụ cụ thể mà ông ấy không chứng minh được. Đến 40 năm sau ông ấy lại thông báo nhưng chưa nhiều người hiểu là đúng hay sai đâu.

Con trai của ông ấy là học sinh của Trinity, học trò của advisor của anh, hồi mới vào Trinity đã rất nổi tiếng vì nhiều công trình nghiên cứu. Trong 4 năm học ở Trinity con trai ông ấy chỉ có 2 điểm A còn lại tất cả là A+. Hai điểm A là lớp tiếng Đức và tôn giáo vì các thầy dạy 2 lớp đấy không bao giờ cho ai A+. Hiện tại con trai ông ấy vẫn giữ kỷ lục về GPA ở Trinity và rất nổi tiếng cùng một ông giáo sư nữa dạy Toán và CS. Người vào College năm 15 tuổi và nhận bằng PhD năm 20 tuổi. Ông này nghỉ hưu trước khi anh tới Trinity một vài năm.

Theo cậu con trai thì ông ấy không còn minh mẫn lắm để trình bày một cách chính xác là đã chứng minh như thế nào. Anh không chắc chắn 100% về cái ông mà anh nói với các ông mà My bảo là 1 hay không. Hôm trước trên tờ báo Hartford có bài về ông này để anh tìm rồi post lên đây.
 
Back
Bên trên