四色地圖問題

一言以蔽之:用四種顏色,就可以幫地圖著色。

上期聊了地圖的定位,這期來聊聊地圖的著色。

網路上有很多黑白圖案,供人下載來著色,例如SuperColoring網站就提供了許多圖案。有些圖案非常複雜,上色起來要很有耐心,所以就標榜紓壓和療癒。

著色
Reference: Artsashina@SuperColoring

你有沒有想過,如果要求相鄰的二格一定要塗上不同顏色,那到底需要幾個不同顏色才能完成這張圖的上色?

四色問題

這個塗色問題最早出現在地圖的上色,相鄰的國家要上不同的顏色,又想要減少顏色的種類來節省印刷成本,那到底要幾色?

由於國家的領土是有飛地的,什麼是飛地呢?簡單地說,就是跟本國主要領土沒有連在一起的另外一塊領土,例如阿拉斯加就是美國本土的外飛地,它也是世界上面積最大的飛地。當飛地越多越複雜,顯然就需要越多的顏色才能完成地圖著色。

假設一張地圖上,所有的國家都沒有外飛地,那麼這題的答案是只需要四個顏色就可以完成地圖著色了。再加個黑色畫國界和寫國名,總共五個顏色就OK了,所以中國古代有個文人自從遺失他的五色筆以後,就畫不了地圖、寫不了文章,這叫江郎才盡。

話說這個四色地圖定理,它的證明也很特別,它並不是用人直接驗證的,跟以前數學家的做法很不同。四色定理是第一個靠電腦證明的定理,也就是說,用電腦把所有的組合都列出來,然後硬試,結果都能用四色搞定,故得證。

飛地

最後來談談飛地,世界上最特別的飛地絕對是荷蘭和比利時邊境的Baarle這個小鎮了。這地區總共有22塊屬於比利時的飛地,而在這些飛地中還有7塊屬於荷蘭的飛地,如下圖所示。

Baarle
Reference: Wikimedia

有的人的房子一半在荷蘭、一半在比利時,這樣他算是哪一國呢?方法是看他家的前門開在哪就決定他的國籍。街道上的磁磚還會標記國界線,貼NL磁磚那邊是荷蘭,貼B磁磚那邊是比利時。

為什麼會有這麼奇妙的事呢?這是因為在古代,Baarle的地分屬不同的貴族擁有,有些貴族效忠於尼德蘭(今荷蘭的主體),有些貴族效忠於南尼德蘭(今比利時的主體),本來是同一個國家也沒什麼關係,結果南尼德蘭獨立成立了比利時,就變成現在的狀況了。

類似的狀況也發生在蘇聯,反正所有加盟國都在同一個聯邦制國家裡面,所以「你中有我,我中有你」的飛地領土分配也無所謂。例如最知名的就是,赫魯雪夫把原本屬於俄羅斯的克里米亞,劃入烏克蘭,原本屬於同一國沒差,但在蘇聯解體後,就導致了後來的俄烏戰爭。