«Топология, самая юная и самая мощная ветвь геометрии, наглядно демонстрирует плодотворное влияние противоречий между интуицией и логикой». Р. Курант

Еще одно интересное топологическое свойство графа - вложимость в плоскость. Один пример графа, невложимого в плоскость (домики и колодцы), строится следующим образом. На плоскости даны шесть точек Д₁,Д₂,Д₃ (домики) и K₁,K₂,K₃ (колодцы); можно ли на плоскости провести тропинки от каждого домика к каждому колодцу, так чтобы никакие две тропинки не пересекались? Ответ отрицательный: если мы проведем все тропинки, кроме одной, то для последней тропинки уже не будет места на плоскости. Таким образом, этот граф невложим в плоскость. Другой пример графа, невложимого в плоскость, дан в правом нижнем углу рис. 3 (каждые две из пяти вершин соединены ребром); на этом рисунке два ребра пересекаются. Интересно отметить, что графы, о которых идет речь, являются «эталонами» графов, невложимых в плоскость: любой граф, невложимый в плоскость, содержит хотя бы один из них. Это было доказано польским математиком К. Куратовским (1896-1980).

ПАВЕЛ СЕРГЕЕВИЧ АЛЕКСАНДРОВ

(1896-1982)

П. С. Александров - один из создателей топологии - нового большого направления в современной математике, Герой Социалистического Труда (1969), лауреат Государственной премии СССР (1943), академик (1953).

П. С. Александров прожил большую и яркую жизнь. Он родился в семье врача, в г. Богородске (ныне Ногинск) Московской области. Уже к 14 годам он нашел в математике свое призвание, но, кроме того, очень хорошо знал и любил литературу (особенно поэзию), театр, музыку.

В 1913 г. П. С. Александров становится студентом математического отделения Московского университета. На следующий год он впервые встречается с представителем нового в те годы теоретико-множественного направления - Н. Н. Лузиным и сразу становится его близким учеником. Уже через год, в 19 лет, П. С. Александров, решая задачу, поставленную Н. Н. Лузиным, доказывает теорему о мощности так называемых борелевских множеств и сразу выдвигается в первые ряды московских математиков. Следующая предложенная ему Н. Н. Лузиным задача - так называемая континуум-проблема (см. Множество) - была одной из труднейших математических задач того времени. Относительно неудачная попытка ее решить (как стало ясно в дальнейшем, континуум-проблема и не могла быть решена в круге идей и методов школы Лузина) заставила П. С. Александрова усомниться в своих математических способностях. Он становится режиссером в театре, заведует театральной секцией отдела народного образования, читает лекции по литературе и музыке. Но этот период - лишь краткий эпизод в жизни П. С. Александрова: уже в 1921 г. он возвращается в Московский университет, чтобы никогда его не покидать.

Самый плодотворный период в жизни П. С. Александрова период, когда он вместе с П. С. Урысоном создает основы топологии. В 1921-1924 гг. ими сделан фундаментальный вклад в основы теоретико-множественной топологии; в 1925-1926 гг. П. С. Александров создает теорию гомологий общих топологических пространств, позволившую применить алгебраические методы к задачам теоретико-множественной топологии. За эти работы П. С. Александрова в 1929 г. избирают в члены-корреспонденты Академии наук СССР. С 1929 г. П. С. Александров - профессор Московского университета, а с 1932 г. - президент Московского математического общества. Впоследствии ученый разработал гомологическую теорию размерности, окончательно закрепившую за Александровым репутацию одного из первых математиков тех лет.

Павлу Сергеевичу Александрову принадлежит заслуга в создании научной школы. Человек огромного личного обаяния, высочайшей разносторонней культуры, он обладал способностью буквально притягивать к себе молодых талантливых людей.

------------------------------------------

Если же граф вложим в плоскость, то он разбивает плоскость на

 областей, где К - число связных кусков, из которых состоит граф, В - число его вершин, а  Р - число ребер. Это одна из важных формул, доказываемых в топологии графов.

Из топологических свойств, связанных с поверхностями, упомянем два. Первое из них (теорема Эйлера) утверждает, что для связного графа, начерченного на сфере (или гомеоморфной ей поверхности), справедливо равенство

B - P + Г = 2,

где В - число вершин, Р - число ребер графа, а Г - число областей (граней), на которые этот граф разбивает сферу. В частности, это соотношение справедливо для любого выпуклого многогранника.

Другой пример - «теорема о еже»: если из каждой точки поверхности сферы растет «колючка» (ненулевой вектор) и направления «колючек» от точки к точке меняются непрерывно, то найдется хотя бы одна «колючка», направленная перпендикулярно к сфере. Иначе говоря, причесать такого «сферического ежа», чтобы он нигде не кололся, невозможно.

ЛЕВ СЕМЕНОВИЧ ПОНТРЯГИН

(1908-1988)

Л. С. Понтрягин - советский математик, академик. Герой Социалистического Труда. Академик П. С. Александров так отозвался о бывшем своем ученике: «Л. С. Понтрягин, уже ранее зарекомендовавший себя несколькими блестящими работами...выступает как ученый, создавший свое собственное направление в математике и являющийся в настоящее время, бесспорно, самым крупным (в международном масштабе) представителем так называемой топологической алгебры, то есть совокупности вопросов, пограничных между алгеброй и топологией».

Не прост был путь Л. С. Понтрягина в математику. В 14 лет вследствие несчастного случая он лишился зрения. Лишь благодаря своей воле, мужеству и упорному труду он сумел успешно окончить школу и поступить на физико-математический факультет Московского университета. В эти трудные дни мать стала ему незаменимым помощником, читала вслух учебники и научные статьи.

Посещая семинар П. С. Александрова, он увлекся топологическими проблемами, которым посвятил многие годы своего научного творчества. В 1938 г. он написал труд «Непрерывные группы», за который ему была присуждена Государственная премия. Почти сразу же книгу издали за рубежом.

В начале 50-х гг. Л. С. Понтрягин и его ученики обратились к новому направлению исследований, связанному с математическим решением некоторых технических проблем. Вскоре ими был открыт «принцип максимума», ставший универсальным и действенным математическим средством поиска оптимальных режимов для тех или иных процессов: для наивыгоднейшего расходования топлива при запуске ракеты, для наиболее экономичной работы ядерного реактора, для наилучшей схемы электропривода и т.д. Вначале «принцип максимума» был лишь гипотезой. Доказать ее удалось ученикам Л. С. Понтрягина: в линейном случае доказательство было найдено Р. В. Ганкрелидзе, а в общем случае В. Г. Болтянским. Открытие «принципа максимума» привело к созданию новой области математики теории оптимального управления. В 1961 г. Л. С. Понтрягин и его ученики обобщили свои достижения в новой монографии, удостоенной Ленинской премии.

Сильная тренированная память, справлявшаяся с громоздкими формулами и выражениями, позволяла Л. С. Понтрягину успешно выполнять глубокие теоретические исследования, не прибегая к бумаге. Им опубликовано свыше 150 работ. В 1958 г. его избрали академиком.

За плодотворную научную деятельность Л. С. Понтрягину присвоено звание Героя Социалистического Труда, он награжден четырьмя орденами Ленина, а также другими орденами и медалями.