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四色定理のコンピューター証明を巡る数学界の分断

#数学#四色定理#科学史
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およそ1200時間じかんの計算けいさんと100億回おくかいもの決定けっていをコンピューターに実行じっこうさせて示しめされた「四色定理よんしょくていり」の証明しょうめいは、1976年ねんの発表当時はっぴょうとうじ、数学界すうがくかいの意見いけんを大おおきく割わる事態じたいとなりました。「平面上へいめんじょうのいかなる地図ちずも、隣接りんせつする領域りょういきが異ことなる色いろになるように塗ぬり分わけるには4色しょくあれば十分じゅうぶんだ」とするこの定理ていりは、1852年ねんにイギリスの数学者すうがくしゃフランシス・ガスリーが気きづいて以来いらい、長年ながねんにわたって研究けんきゅうされてきた難問なんもんでした。

〜にわたって= ある期間や範囲の全体に及ぶことを表す。ここでは、研究が長い年月続いてきたことを表している。

証明しょうめいを発表はっぴょうしたケネス・アッペルとヴォルフガング・ハーケンは、地図ちずを「グラフ」という形かたちに置おき換かえた上うえで、特定とくていの攻略可能こうりゃくかのうなパターンを取とり除のぞいていく手法しゅほうをとりました。しかし、その検証けんしょうをコンピューターに委ゆだねたことに対たいし、一部いちぶの数学者すうがくしゃからは激はげしい反発はんぱつが起おこりました。ペンシルベニア大学だいがくのハーバート・ウィルフが「神様かみさまがあんなひどい方法ほうほうで定理ていりを証明しょうめいさせるはずがない!」と反応はんのうしたほか、エディンバラ大学だいがくのフランク・ボンソールは「もしその解決策かいけつさくが特殊とくしゅなケースのコンピューターによる検証けんしょうを伴ともなうのであれば、そのような解決策かいけつさくは数学科学すうがくかがくにはまったく属ぞくさない」と否定ひていしました。ケンブリッジ大学だいがくのG・スペンサー=ブラウンも数学すうがくの歴史れきしを汚よごすものだと主張しゅちょうし、この手法しゅほうを「不正行為ふせいこうい」とみなしたある大学だいがくの数学科長すうがくかちょうは、大学院生だいがくいんせいの意欲いよくをそぐとして2人にんに会あうことを禁きんじたほどでした。

Vた上で= 前もってあることを行い、それを準備や前提として次の行動に移ることを表す。ここでは、地図をグラフに置き換えてからパターンを取り除いたことを説明している。

一方いっぽうで、この証明しょうめいを受うけ入いれた数学者すうがくしゃもいました。発表前はっぴょうまえは学術誌がくじゅつしで手法しゅほうに疑義ぎぎを呈ていしていた伝説的でんせつてきな数学者すうがくしゃウィリアム・トーマス・タットは発表はっぴょうを受うけて2人にんを祝福しゅくふくし、ドイツのハインリヒ・ヘーシュも自身じしんがアルゴリズム的てきな手法しゅほうを考案こうあんしていたため受うけ入いれました。証明しょうめいの作成さくせいを手伝てつだったハーケンの息子むすこによれば、数学者すうがくしゃたちの反応はんのうは世代せだいで大おおきく分わかれたといいます。40歳以上さいいじょうの人々ひとびとはコンピューターによる証明しょうめいが正ただしいと納得なっとくできなかった反面はんめん、40歳未満さいみまんの人々ひとびとは700ページにわたる手動しゅどうでの計算けいさんのほうが信用しんようできないと感かんじていたと証言しょうげんしています。

〜反面= 一つの事柄に対して、二つの対照的な側面や傾向があることを表す。ここでは、年配の数学者が納得できなかった一方で、若い世代は手計算を疑っていたという対比を表している。

四色定理よんしょくていりをめぐっては、2026年ねんにも日本にほんやデンマークの研究けんきゅうチームによって新あらたな証明しょうめいが発表はっぴょうされ、グラフを4色しょくで塗ぬり分わけるアルゴリズムが大幅おおはばに高速化こうそくかされました。コンピューターによる「証明しょうめい」がもたらした半世紀前はんせいきまえの分断ぶんだんは、テクノロジーの発展はってんに伴ともなって数学界すうがくかいが直面ちょくめんした大おおきな課題かだいとして、今いまなお語かたり継つがれています。

〜に伴って= 一つの変化が進むにつれて、別の事態や課題が同時に生じることを表す。ここでは、技術が進歩するのと並行して数学界が課題に直面したことを示している。

学習ノート

表現パターン

パターン意味
〜にわたってある期間や範囲の全体に及ぶことを表す。ここでは、研究が長い年月続いてきたことを表している。
Vた上で前もってあることを行い、それを準備や前提として次の行動に移ることを表す。ここでは、地図をグラフに置き換えてからパターンを取り除いたことを説明している。
〜反面一つの事柄に対して、二つの対照的な側面や傾向があることを表す。ここでは、年配の数学者が納得できなかった一方で、若い世代は手計算を疑っていたという対比を表している。
〜に伴って一つの変化が進むにつれて、別の事態や課題が同時に生じることを表す。ここでは、技術が進歩するのと並行して数学界が課題に直面したことを示している。

語彙

語読みレベル意味
納得なっとくN3説明や事情をよく理解し、もっともだと受け入れること。十分に理解して、異議や不満がなくなること。;相手の意見や要求などを認め、同意すること。
反発はんぱつN1力を受けた物体が、その力の向きと反対の方へはね返ること。また、物体をそのように押し返すこと。
分断ぶんだんひと続きになっているものを、いくつかの部分に分けること。また、そのように分かれた状態。
検証けんしょう事実や情報、証言などを詳しく調べ、正しいかどうかを確かめること。;理論や仮説、計画などを実際の資料・結果と照らし合わせ、その妥当性や有効性を確かめること。

言語メモ

  • •四色定理は、コンピューターを本格的に用いて証明された史上初の主要な定理であり、「証明は人間が紙と鉛筆で完全に検証可能であるべきだ」という従来の数学の哲学に大きな問いを投げかけました。
  • •数学や情報科学における「グラフ」は、一般的な統計グラフではなく、頂点(ノード)とそれらを結ぶ辺(エッジ)で構成されるネットワーク構造を指します。地図の隣接関係をこのグラフに置き換えることで、問題を抽象化して計算可能にしました。

練習

読んだ内容を確認しましょう。

  1. しかし、その検証をコンピューターに委ねたことに対し、一部の数学者からは激しい が起こりました。

  2. コンピューターによる証明に対して、40歳未満の数学者たちはどのような反応を示しましたか。

Source: Gigazine