Российские математики опровергли гипотезу о двухъярусной кровати

Её предложил голландский физик Питер Кастелейн в 1980-е годы. До этого момента у гипотезы не было однозначного подтверждения. Математики Игорь Пак, Никита Гладков и Александр Зимин смогли убедительно опровергнуть предположения Кастелейна.

Гипотеза названа так из-за формы воображаемой структуры (графа): она напоминает двухъярусную кровать. Если верить гипотезе, две вершины с большей вероятностью останутся соединёнными после случайного удаления некоторых рёбер, если расстояние между ними меньше.

«Вообще, с двухъярусной кроватью мы с моим товарищем и коллегой Никитой Гладковым познакомились еще на первом курсе Вышки. Мы были соседями по общежитию, и у нас в комнате была та самая двухъярусная кровать. В случае с гипотезой о двухъярусной кровати мы понимали, что она верна для большинства случаев. Но нас интересовал вопрос, есть ли такие редкие случаи, для которых она была бы ложной», — рассказал математик Алексей Зимин.

Сперва учёные попытались найти контрпример, используя методы машинного обучения. Они научили нейросеть находить возможные связи в графах и пытались перебрать все варианты. Оказалось, что работать так со структурами, в которых больше 9 вершин, слишком сложно: масштаб задачи быстро превысил возможности анализа.

После одной неудачи математиков ждал успех. Они построили очень сложную структуру с тысячами вершин и рёбер с помощью других методов (методы гиперграфов). В получившемся графе вероятность связи между верхним и нижним уровнями была чуть выше, чем связи на нижнем. Это и помогло разрушить гипотезу.

«Гипотезу долгое время не могли опровергнуть. Или не хотели, ведь она была красивая, элегантная. Однако, на мой взгляд, опровержение не разрушает красоту, а, наоборот, доказывает, что мир гораздо интереснее и сложнее, чем мы думали», — уточнил Александр Зимин.