150多年前的一局棋谜,几乎被破解了

作者: Takeko

来源: 微信公众号文章搜索助手

发布日期: 2022-01-30

哈佛大学数学家迈克尔·西姆金通过数学方法,几乎确定了在n×n格棋盘上放置n个皇后且彼此无法攻击的排列方式数量,为大约(0.143n)ⁿ种。这一研究在组合学领域具有重要应用。

在国际象棋中,皇后可以说是棋盘上最强大的棋子之一。与其他任何棋子都不同,皇后可以任意在横、直、斜方向上移动,且格数不限。现在你可以想想这样一个问题:如果让你把8个皇后放在一个8×8格的标准棋盘上,有多少种排列方式,能让它们都无法在一招内攻击对方?这也常被称为经典的八皇后问题。它于1848年最早出现在一本德国国际象棋杂志上。几年之后,人们找到了它的答案,是92种。

1869年,八皇后问题的一个更广泛版本出现了。人们开始思考,如果是在一个更大的棋盘上放更多皇后的情况呢,比如,要想在一个1000×1000格的棋盘上放1000个皇后,甚至在一个100万×100万格的超大棋盘上放100万个皇后呢?拓展后的n皇后问题可以被概括成,如果你想在一个n×n格的棋盘上放n个皇后,有多少种排列能让它们彼此之间无法在一招里攻击对方?

直到去年年底,一位数学家提供了一个几乎确定的答案。哈佛大学数学家迈克尔·西姆金(Michael Simkin)计算出,有大约(0.143n)ⁿ种方法放置皇后,能让它们在n×n格的棋盘上无法互相攻击。

解决n皇后问题的一大障碍是,没有一种显而易见的简化方式。即使在一个相对有限的棋盘、棋子数量较少(也就是n较小)的情况下,皇后的潜在排列方法的数量也很大,更不用说一张巨大的棋盘了。

西姆金对n皇后问题的研究已经差不多有5年时间,他表示,这是一项耐心和毅力的考验。但他之所以对这个问题非常感兴趣,是因为它可以在被称为组合学的数学领域发挥应用,组合学这一领域着重在计数以及选择和排列问题上。

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