忧天杞人 发表于 2012-3-15 12:31:28

关于拓扑绳环的一点浅见

普通绳环一般是九连环类的同理异形结构,它的特点是:绳套(或手柄)是封闭的,梁是开放的。
拓扑绳环则与之有着本质的区别,它的特点是:绳套是开放的,梁是封闭的。
如下图所示。

回想一下拓扑绳环的发展,“仙人摘桃”出现时间较早,且结构是基础形态,基本可以看做源头。

什么样的拓扑绳环可以解开呢?如下图,

上面一排,两个绳头位于梁的同一侧,可以解下,我称之为“活扣”,下面一排,两个绳头位于梁的两侧,无法加下,我称之为“死扣”。
那么能不能把绳头位置当做判断有无解的依据呢?看下图

这个绳结的两个绳头位于梁的同侧,但是却无解。细看可知它是由一个“活扣”和一个“死扣”组成,“活扣”解开后,就剩下一个“死扣”了。
再回到刚才的问题上,到底怎么判断绳结的死活呢?
我们知道,绳子通过封闭的梁有有两种状态:进、出。把“进”用1表示,“出”用-1表示,
现在从绳子的一段开始,沿绳子走向记下每个单绳结的状态,最后把所有的状态值加起来,结果为零的就是“活扣”,否则就是“死扣”。举例说明

明白了死活的判断方法,那么面对一个拓扑绳环该如何来解呢?
首先要找出每个单绳结,然后让其中某些绳结沿梁滑动,把全部绳结合并到一处,进而判断其死活,如果是活结,解开就不是难事了。
以传统的“仙人摘桃”为例,首先找到两个单节,将其中一个沿梁滑动至另一个单节处,结果可以看出这是活结。



接下来的难题就是,什么样的环上的绳结能够合并到一处呢?可惜目前我还不敢得出明确的结论。我这里说说的我的猜想,(正确与否,有待验证),不管多复杂的梁,只要通过不断变形,如果最终能成为一个圆,我称之为“活梁”;最终不能形成一个圆的,我称之为“死梁”。只有“活梁”上的绳结可以合并至一处。
看图示例,ddk的“立交路”和“六出祁山”就是“活梁”


而这个就是“死梁”

结论:只有同时满足“活梁”“活扣”两个条件的拓扑绳环才是有解的。

[ 本帖最后由 忧天杞人 于 2012-3-16 21:50 编辑 ]

问道者 发表于 2012-3-15 12:39:16

经常能看到这样关于绳环的拓扑解释,一定受益匪浅。而且通俗易懂。

[ 本帖最后由 问道者 于 2012-3-15 12:40 编辑 ]

管窥子 发表于 2012-3-15 13:51:16

获益匪浅!
支持理论研究。
钓金龟、双蜗揽月是拓扑绳环吗?

忧天杞人 发表于 2012-3-15 16:41:37

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不算吧,这俩都是摘环的。

poe 发表于 2012-3-15 16:59:11

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猜想叙述不明确,”这个环上的所有绳结可以合并至一处“需严格定义。你的问题本质上是判断两个纽结构成的链环是否可分,建议参考纽结方面的理论著作(楼主经常提到拓扑或拓扑变换,最好先把它们的数学定义搞清楚)。这里我给出一个简便的方法:首先算出原始谜题对应链环的基本群,然后算出梁和绳圈分离之后(假定能分离)对应链环的基本群,若两个基本群同构则可解,否则不可解。(当然,判断是否可解的算法及求解的算法肯定是NP-困难的。)

[ 本帖最后由 poe 于 2012-3-15 17:01 编辑 ]

poe 发表于 2012-3-15 17:17:54

对于梁和绳圈可以进行任意拉伸收缩变换的谜题,用上面我提到的基本群可以直接给出判别法则(算出梁和绳圈补空间的基本群(梁不是纽结也可以))。但是如果谜题有刚性限制,则不存在一般方法,需对具体的谜题引入具体的方法。

忧天杞人 发表于 2012-3-15 17:22:13

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遇到高人了。心生惭愧。电脑里有相关的几本书,随便翻了翻,但一看到概念名词就心生畏惧,一直未能细读。

忧天杞人 发表于 2012-3-15 17:28:06

帖中所说只是本人用土办法得出的一点经验,远远说不上什么理论。

poe 发表于 2012-3-15 17:36:48

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[ 本帖最后由 poe 于 2012-3-15 22:46 编辑 ]

poe 发表于 2012-3-15 17:49:34

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[ 本帖最后由 poe 于 2012-3-15 22:46 编辑 ]
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