Evrim Ağacı Logo Evrim Ağacı
Evrim Ağacı
Reklamı Kapat

Boşlukları Zarlar Yardımıyla Nasıl Doldururuz?

Boşlukları Zarlar Yardımıyla Nasıl Doldururuz?
Reklamı Kapat

Bu yazı, Evrim Ağacı'na ait, özgün bir içeriktir. Konu akışı, anlatım ve detaylar, Evrim Ağacı yazarı/yazarları tarafından hazırlanmış ve/veya derlenmiştir. Bu içerik için kullanılan kaynaklar, yazının sonunda gösterilmiştir. Bu içerik, diğer tüm içeriklerimiz gibi, İçerik Kullanım İzinleri'ne tabidir.

Boş bir odada olduğunuzu hayal edin ve zemin, kare karolarla kaplı olsun. Bu zeminde hiç boşluk olmadığını görüyorsunuz, kare karolar birbirlerine komşu bir şekilde düzgün dizilmiş olsunlar. Zeminde hiç boşluk yok ve kare karoların en az 2 tanesinin ortak bir kenarı paylaştığını görüyorsunuz. Peki ya üç boyutlu bir ortamda, "karoların" kaç kenarı ortak olurdu? Ya da 4, 5, 6, …, n. boyutlarda durum ne olurdu?

Ott-Heinrich Keller (1906-1990) tarafından ortaya atılan Keller'in varsayımı, eldeki boşlukları birbirinin aynısı olan karolarla kaplamakla ilgili bir varsayımdır. İleri sürdüğü varsayım; iki boyutlu bir alanı iki boyutlu kare karolarla kaplarsanız, kare karolardan en az ikisinin bir kenarının ortak olması gerektiğini ileri sürer.

2 ve 3. boyutta Keller Varsayımı. Şekil 1: İki boyutlu alanın eşit boyutlu kare karolarla boşluksuz döşenmesi. Koyu mavi kenarlar, iki döşemenin tamamen bağlı olduğunu gösterir. Şekil 2: Üç boyutlu alanın eşit boyutlu küplerle kısmen döşenmesi. Tüm alanı döşemenin tek yolu, mavi karelerin konumunda tamamen aynı yüzü paylaşan bir kare ile sonuçlanacaktır.
2 ve 3. boyutta Keller Varsayımı. Şekil 1: İki boyutlu alanın eşit boyutlu kare karolarla boşluksuz döşenmesi. Koyu mavi kenarlar, iki döşemenin tamamen bağlı olduğunu gösterir. Şekil 2: Üç boyutlu alanın eşit boyutlu küplerle kısmen döşenmesi. Tüm alanı döşemenin tek yolu, mavi karelerin konumunda tamamen aynı yüzü paylaşan bir kare ile sonuçlanacaktır.
Carnegie Mellon University

Şekil 1 ve Şekil 2 ‘de görüldüğü üzere iki ve üç boyutlu durumlar gayet anlaşılır. Peki diğer boyutlarda durum nasıl?

Üç boyutun ötesine geçmek, matematikle arası iyi olmayanlar için zor görünebilir, ancak uzmanlar için aynı modelin dört hatta beş boyut düşünüldüğünde de geçerli olduğunu göstermek zor değildir.

Matematikçiler Keller varsayımını farklı boyutlarda ele alarak dönemsel olarak ispatlamaya çalıştılar; ta ki 7. boyuta kadar... Daha önce sadece 7. boyut dışında tüm boyutlarda bu varsayımın doğru olup olmadığına bakmışlardı; ancak iş 7. boyuta gelince, burada biraz tıkanma söz konusuydu. Sonuç olarak matematikçiler, bilgisayardan da yardım alarak, 2019 yılında 7. boyut için varsayımı açıkladıklarında, artık Keller varsayımı ile ilgili bir sorun kalmamış oldu. Şimdi, Keller varsayımına biraz detaylı bakalım.

Süreci geçmişten günümüze kadar kronolojik olarak ilerletmeye çalışalım. İlk olarak 1930'da Keller, bu ilişkinin herhangi bir boyuttaki karşılık gelen boşluklar ve kare karolar için geçerli olduğunu varsaydı. İlk sonuçlar, Keller'in tahminini destekledi.

1940'ta Perron, 1≤n≤ 6 olduğunu kanıtlamış oldu (buradaki n boyuttur). Bu kanıtı Perron kağıt ve kalemle kendi yöntemleriyle bulmuştu.

Tarihler 1990 gösterdiğinde, Keresztély Corrádi ve Sándor Szabó “Redei Teoreminin yeni bir kanıtı” adlı makalelerinde, László Rédei'nin kanıtlamış olduğu sonlu bir Abelyen grubun alt grubunu bulma ile ilgili teoremi daha kısa bir kanıtını buldular. Bu kanıt ise, Keller Varsayımına eş değer sorular ile daha basit çözülmesinin önünü açmış oldu. Tarihsel sürece biraz ara verip, bu kanıtı açıklamaya çalışalım.

Başlamak için, her biri iki noktalı yüz yukarı bakacak şekilde yerleştirilmiş bir masada zar düşünün. İki nokta olması gerçeği, ikinci boyut varsayımını ele aldığınız gerçeğini yansıtır. Şimdi, dört renkten herhangi birini kullanarak, her noktayı renklendirin: kırmızı, yeşil, beyaz veya siyah. Bu renkler rastgele yazılmamıştır kanıta başlamadan önce renklerin eşleştirmesi yapılmış olup şöyledir: Kırmızı-Yeşil , Siyah-Beyazdır. Her bir zarda iki nokta olduğu için, birinci noktayı x, ikinci noktayı y diye düşünüp sıralı ikili benzetmesi yaparsak sorun olmaz.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Üst yüzü renkli ve eşleştirilmiş olan zar çifti
Üst yüzü renkli ve eşleştirilmiş olan zar çifti

Öncelikle zarların birbirine bağlanması için belirli şartlar gerekiyor; çünkü ancak şartlar sağlandığı zaman, Keller Varsayımına uyarlanabiliyor, aksi durumda bu mümkün değildir.

Aynı renk zarların bağlantısı durumunda kare karoların durumu
Aynı renk zarların bağlantısı durumunda kare karoların durumu
Samuel Valesco

Üst şekilde görüldüğü üzere zar ile kare karolar arasında bağlantı kurulmuştur. Yukarıda gördüğünüz şekilde, aynı renkli zarlarla böyle bir bağlantı kurmak isterseniz, şeklin sağ kısmında kare karoların üst üste gelmesine engel olamazsınız; dolayısıyla şartımızdan birisi, aynı renkli zarlar ile bağlantı (klik) yapılamaz.

Farklı renkteki zarlar ile birbiriyle örtüşen kare karolar
Farklı renkteki zarlar ile birbiriyle örtüşen kare karolar
Samuel Valesco

Tabii hemen ilk akla gelen "Ya farklı renkler olursa?" sorusudur. Eğer ki farklı renkteki zarlar ile, farklı renkteki zarları eşleştirmeye çalışırsanız, o zaman kare karolar görüldüğü üzere kısmen örtüşen olarak görünürler. Dolayısıyla tamamen farklı renkler olursa zarlar arasında yine bağlantı (klik) elde edemiyoruz.

Aynı renk ve eşleştirilmiş renkler olursa kare karoların alacağı görüntü
Aynı renk ve eşleştirilmiş renkler olursa kare karoların alacağı görüntü
Samuel Valesco

Gelelim bir diğer şartımıza: Şekilde görüldüğü üzere, ortak bir renk mevcuttur. İşte bu renk, kare karoların ortak bir kenarını temsil ediyor diyebiliriz. Aynı zamanda eşleştirilmiş bir renk çifti var, başlangıçta Kırmızı-Yeşil ve Siyah-Beyaz eşleştirmesi yapmıştık. Dolayısıyla kare karoların bir kenarı aynı renkten dolayı ortak olup şekilde görüldüğü gibi istediğimiz hale geliyor; bundan dolayı zarlar arasında bağlantı (klik) kurabiliriz.

Farklı ve eşleştirilmiş zarlar olduğunda kare karoların görüntüsü
Farklı ve eşleştirilmiş zarlar olduğunda kare karoların görüntüsü
Samuel Valesco

Sanıyoruz yine aklınıza bir başka soru geldi: "Peki ya eşleştirilmiş renk ve farklı renk çiftleri varsa?". Eğer böyle bir durum olursa, ortak bir kenar buluyoruz; lakin belirli kısmı olmuş oluyor. Sonuç olarak belirli kısmı ortak olsa bile uygun olan şartlardan biri, yani zarlar arasında bağlantı(klik) olmuş oluyor.

Şu ana kadar yaptığımız kare karoların dizilimi için zarların hangi şartları sağlaması gerektiğiydi. Biraz kafanız karıştıysa bu kısmı şöyle özetlemekte yarar var...

Noktaları renksiz zar çifti
Noktaları renksiz zar çifti

Şekilde 2 tane zar ve oklar ile gösterilmiş 1. durum ve 2. durum var. Eğer biz kare karoları şartı sağlayacak şekilde yerleştirmek istiyorsak...

Bağlanma(klik) durumları
Bağlanma(klik) durumları

Şimdi gelelim asıl konuya. Yukarıdaki kuralları uygularsak, karşımıza şöyle bir grafik çıkıyor:

Keller varsayımının 2 boyutlu gösterimi
Keller varsayımının 2 boyutlu gösterimi
Samuel Valesco

İlk baktığınızda çok karmaşık olan bir grafik gibi duruyor; ancak açıklamaya çalışalım: Öncelikle, 4 rengimiz olduğunu ve bu renkleri Kırmızı-Yeşil ve Siyah-Beyaz şeklinde eşleştirdiğimizden (eşleştirmek demek, aynı zarda Kırmızı-Yeşil olması anlamına gelmiyor) daha önce bahsetmiştik. Turuncu çizgiler, bağlantılarımız, yani kliklerimizdir. Grafikte 16 zar var çünkü renklerin toplamda 16 kombinasyonu var: Kırmızı-Kırmızı, Kırmızı-Yeşil, Kırmızı-Beyaz, Kırmızı-Siyah gibi... Şimdi, elde ettiğimiz verileri yazalım.

Boyut 2, Renk 4, Renk çifti 2 (K-Y, S-B), 16 tane zar ve her bir zar için 5 tane bağlantı (klik) elde ettik. Bu verileri daha sonra genellemeye ulaşmak için kullanacağız. Sıra 3 boyutlu grafikte durumun nasıl olduğuna geldi. Boyut 3, Renk 6, Renk çifti 3, 216 tane zar ve her bir zar için 8 den fazla bağlantı(klik) olması gerekir ki 3.boyutta doğru olsun. Görüldüğü üzere boyutlar arası geçişte belirli kuralları elde ediyoruz. Bu durumu:

Genel bir kural olarak, Gn,s dersek:

  • n: boyut
  • s: renk çifti sayısı
  • 2s: renklerin sayısı
  • (2s)2: zar sayısı
  • 2n: Bağlantı (klik) sayısı (2n tane bulursanız varsayım o boyutta yanlış oluyor.)

Yani bundan sonraki boyutlarda bu elde etmiş olduğumuz formülleri kullanabiliriz. Şimdi tarihsel sürece tekrar geri dönecek olursak:

1992’de Amerikan Matematik Derneğinin 27. cildi 2. sayısında yayımlanan Jeffrey C. Lagarias ve Peter W. Shor’un “Keller’in Varsayımının yüksek boyutlarda yanlış olması” adlı makalede n ≥ 10 olduğunu ispatlamış oldular.

Peki nasıl oluyor da 10 ve üstü boyutlarda ispatlamış oluyor? Matematikçiler bir argüman kullanarak, herhangi bir boyutta varsayımın yanlış olduğu durumda, ondan yüksek olan tüm boyutlarda zorunlu olarak yanlış olduğunu gösterdiler. Dolayısıyla, Lagarias ve Shor'dan sonra, kararsız boyutlar yedi, sekiz ve dokuzdu.

2002'de ise John Mackey, Springer tarafından üç ayda bir yayınlanan hakemli dergide; Mackey, Keller'in sekizinci boyut varsayımını 256 zardan oluşan bir klik bularak n ≥ 8 olduğunu ispatlamış oldu.

8.boyutta Keller varsayımının zarlarının 256 tanesi
8.boyutta Keller varsayımının zarlarının 256 tanesi
Carnegie Mellon University

8. boyuttan biraz bahsedecek olursak. Yukarıda zarları verilen G8,2: Boyut 8, Renk 4, Renk çifti 2, 216 tane zar vardır. 28= 256 bağlantılı (klik) zar olduğuna göre 8. boyutta yanlış olmuş oluyor. Dolayısıyla belirsiz olan 9. boyut yanlış olmuş oluyor. Mevcut durumda sadece 7. boyut kalmış oldu.

Düğüm Çözülüyor

2019 Ekim ayında ise Joshua Brakensiek, Marijn Heule, John Mackey, and David Narvaez “Keller varsayımının çözümü” adlı makaleyi yayınladılar.

Keller’in 7.boyutta doğru olabilmesi için; 27 = 128 bağlantı(klik) elde edersek 7. boyutta varsayım yanlış olmuş oluyor; aksi takdirde eğer 128 bağlantı (klik) bulunmaz ise, o zaman Keller varsayımı 7. boyutta doğru olmuş oluyor.

Ancak 128 zarın birbiriyle bağlantısı olduğunu bulmak hayli zor bir iştir. Evet siz şimdi peki 8. ve 10. boyut zor değil miydi? Diyeceksiniz, bir nebze daha kolaydı çünkü araştırmacılar, 8 ve 10 boyutlarının bir anlamda, çalışması daha kolay olan daha düşük boyutlu uzaylara “çarpanlara” dönüştürülebileceği gerçeğini kullanabilmişlerdi. Burada öyle bir şansımız yok. Çalışmanın yazarlarından Lagarias ise şöyle diyor:

Yedinci boyut kötü çünkü asal, bu da onu daha düşük boyutlu durumlara ayıramayacağınız anlamına geliyor, dolayısıyla bu grafiklerin tüm kombinasyonlarıyla uğraşmaktan başka seçenek yoktu.

Peki yapmamız gereken nedir? Perron gibi kâğıt kalem kullanarak bu işi yapmak mümkün gözükmüyor. Doğrusu 21. yüzyılın en önemli cihazı bilgisayarlara başvurmak mantıklı bir çözüm gibi duruyor.

Bağlantı (klik) arayışını bilgisayarların önerme mantığı ile hareket edip bir nevi mantıksal akıl yürütme yapmış oluyoruz.

128 boyutunda bir klik bulmanın mümkün olup olmadığı sorusu, aynı zamanda bir önerme formülü olarak yazılabilir ve bir SAT çözücüsüne takılabilir. Her biri yedi nokta ve altı olası renk içeren çok sayıda zarla başlayın. Belirtilen kurallara göre 128 zar birbirine bağlanacak şekilde noktaları renklendirebilir misiniz? Başka bir deyişle, kliği mümkün kılan renkleri atamanın bir yolu var mı?

Klikler hakkındaki bu soruyu yakalayan önerme formülü oldukça uzundur ve 39.000 farklı değişken içerir. Her birine iki değerden (0 veya 1) biri atanabilir. Sonuç olarak, değişkenlerin olası permütasyonlarının sayısı veya zarın üzerindeki renkleri düzenlemenin yolları 239.000'dir, çok çok büyük bir sayı. Keller'in yedinci boyut varsayımına cevap vermek için, bir bilgisayarın bu kombinasyonların her birini kontrol etmesi gerekir, ya 128 boyutunda bir klik yoktur ve Keller varsayımı yedinci boyutta doğrudur ya da yalnızca işe yarayan birini bulup Keller varsayımı yanlıştır. SAT çözücüsünün yarım saatlik hesaplamalardan sonra nihayet bir cevabı vardı. Araştırmacılardan Heule:

Bilgisayarlar hayır dedi, bu yüzden varsayımın geçerli olduğunu biliyoruz.

Hepsi birbirine bağlı olacak şekilde 128 zarı renklendirmenin bir yolu yoktur, bu nedenle Keller'in varsayımı yedinci boyutta doğrudur: Alanı kaplayan herhangi bir karo düzenlemesi, kaçınılmaz olarak bir yüzü paylaşan en az iki karo içerir.

Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Muhteşem! 1
  • Tebrikler! 0
  • Bilim Budur! 0
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 0
  • Güldürdü 0
  • İnanılmaz 0
  • Umut Verici! 0
  • Merak Uyandırıcı! 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 27/11/2020 17:17:07 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/9495

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Reklamı Kapat
Güncel
Karma
Agora
Enfeksiyon
Dna
Lhc (Büyük Hadron Çarpıştırıcısı)
Retrovirüs
Göz
Ara Tür
Yıldız
Biliş
Virüsler
Bakteri
Klinik Mikrobiyoloji
Teori
Göğüs
Element
Galaksi
Alkol
Karbonhidrat
Vaka
Köpekbalığı
Besin Değeri
Boyut
Cinsiyet
Besin
Şehir Hastanesi
Etik
Daha Fazla İçerik Göster
Daha Fazla İçerik Göster
Reklamı Kapat
Türkiye'deki bilimseverlerin buluşma noktasına hoşgeldiniz!

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
“Bir deney, bilimin doğaya sorduğu bir sorudur. Bir ölçüm ise, doğanın soruya verdiği cevaptır.”
Max Planck
Geri Bildirim Gönder
Reklamsız Deneyim

Evrim Ağacı'nın çalışmalarına Kreosus, Patreon veya YouTube üzerinden maddi destekte bulunarak hem Türkiye'de bilim anlatıcılığının gelişmesine katkı sağlayabilirsiniz, hem de site ve uygulamamızı reklamsız olarak deneyimleyebilirsiniz. Reklamsız deneyim, Evrim Ağacı'nda çeşitli kısımlarda gösterilen Google reklamlarını ve destek çağrılarını görmediğiniz, daha temiz bir site deneyimi sunmaktadır.

Kreosus

Kreosus'ta her 10₺'lik destek, 1 aylık reklamsız deneyime karşılık geliyor. Bu sayede, tek seferlik destekçilerimiz de, aylık destekçilerimiz de toplam destekleriyle doğru orantılı bir süre boyunca reklamsız deneyim elde edebiliyorlar.

Kreosus destekçilerimizin reklamsız deneyimi, destek olmaya başladıkları anda devreye girmektedir ve ek bir işleme gerek yoktur.

Patreon

Patreon destekçilerimiz, destek miktarından bağımsız olarak, Evrim Ağacı'na destek oldukları süre boyunca reklamsız deneyime erişmeyi sürdürebiliyorlar.

Patreon destekçilerimizin Patreon ile ilişkili e-posta hesapları, Evrim Ağacı'ndaki üyelik e-postaları ile birebir aynı olmalıdır. Patreon destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi 24 saat alabilmektedir.

YouTube

YouTube destekçilerimizin hepsi otomatik olarak reklamsız deneyime şimdilik erişemiyorlar ve şu anda, YouTube üzerinden her destek seviyesine reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. YouTube Destek Sistemi üzerinde sunulan farklı seviyelerin açıklamalarını okuyarak, hangi ayrıcalıklara erişebileceğinizi öğrenebilirsiniz.

Eğer seçtiğiniz seviye reklamsız deneyim ayrıcalığı sunuyorsa, destek olduktan sonra YouTube tarafından gösterilecek olan bağlantıdaki formu doldurarak reklamsız deneyime erişebilirsiniz. YouTube destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi, formu doldurduktan sonra 24-72 saat alabilmektedir.

Diğer Platformlar

Bu 3 platform haricinde destek olan destekçilerimize ne yazık ki reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. Destekleriniz sayesinde sistemlerimizi geliştirmeyi sürdürüyoruz ve umuyoruz bu ayrıcalıkları zamanla genişletebileceğiz.

Giriş yapmayı unutmayın!

Reklamsız deneyim için, maddi desteğiniz ile ilişkilendirilmiş olan Evrim Ağacı hesabınıza üye girişi yapmanız gerekmektedir. Giriş yapmadığınız takdirde reklamları görmeye devam edeceksinizdir.

Destek Ol