ESPN DeportesBarcelona arrolla al Real Madrid en el Clásico femeninoESPNNFL Week 4 questions, takeaways: Colts defeat the Commanders in LondonRTP DesportoAusência de Cristiano Ronaldo divide opiniões junto ao Estádio do DragãoThe Jerusalem PostSyria condemns Israel's 'violations' of its sovereigntyDaily MaverickWILDLIFE THREAT: ‘No chance’: Road rubble allegedly buries Gqeberha riverside kingfisher nests20 MinutenSchweizer Mercedes geklaut – GPS führt Polizei zu VersteckZDF heuteAktuelle Pressemitteilungen des ZDFScreen RantJensen Ackles' Rumored DC Casting Officially Clarified By James GunnCollider4 Terry Gilliam Movies That Are Perfect From Start to FinishNOSAbnormaal warme Middellandse Zee veroorzaakt grote overstromingen Spanje01net“Adieu AirPods Pro, bonjour Galaxy Buds3 Pro” : à -63%, ils reviennent à une bouchée de pain 🥖InquirerSpeaker Dy mourns death of 2 students in Cauayan City fun run
The Daily Newsstand · Free, Always
Sunday, October 4, 2026

Первая часть шестнадцатой проблемы Гильберта: перебираем схемы степени 8 с ограничениями

Translate

В этой статье я хочу рассказать об одной из многих тысяч нерешённых математических проблем.

Речь пойдёт о Шестнадцатой проблеме Гильберта.

Шестнадцатая проблема Ги́льберта — одна из 23 задач, которые Давид Гильберт предложил 8 августа 1900 года на II Международном конгрессе математиков.

Исходно называлась «Проблема топологии алгебраических кривых и поверхностей». Впоследствии фактически разделилась на две похожие проблемы в разных областях математики:

 С тех пор над задачей работали многие выдающиеся учёные. В этой статье я остановлюсь только на первой части. Для начала введём определения, чтобы формулировка была понятной широкой аудитории:

Овал в 16 проблеме Гильберта — это замкнутая гладкая кривая на плоскости, топологически эквивалентная окружности. Не имеет самопересечений, не имеет концов. Овалы могут быть разных форм и размеров. Если один овал лежит строго внутри другого, такая конструкция называется вложенным овалом. Ниже — наглядное изображение:

Рисунок 1. Что является овалами. Сгенерировано.

Рисунок 1. Что является овалами. Сгенерировано.

Алгебраическая кривая, или плоская алгебраическая кривая, — это, в простейшем случае, множество нулей многочлена двух переменных. Степенью, или порядком, алгебраической кривой называется степень этого многочлена.

Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/Алгебраическая_кривая

Алгебраическая кривая называется вещественной, если все коэффициенты многочлена — действительные числа.

Алгебраическая кривая называется неособой (или гладкой), если в любой её точке градиент не обращается в ноль.

Если это условие нарушено, появляются особые точки:

  • самопересечение — кривая проходит через одну точку дважды (как лемниската, «восьмёрка»)

  • куспид (точка возврата) — кривая резко разворачивается назад, образуя остриё

  • двойная точка — кривая «слипается» сама с собой

Алгебраическая кривая называется неприводимой над вещественными числами, если соответствующий ей многочлен нельзя представить как произведение двух многочленов меньших степеней с вещественными коэффициентами. Следует добавить, что Гильберт в своей формулировке 16 проблемы неприводимость над R не требует.

Ниже — поясняющая картинка:

Рисунок 2. Что понимать под алгебраической кривой? Сгенерировано.

Рисунок 2. Что понимать под алгебраической кривой? Сгенерировано.

Для классификации взаимного расположения овалов на плоскости математиками Рохлиным [5] и Виро [3] была введена следующая нотация (линейная запись деревьев вложенности):

Символ

Что значит

⟨0⟩

Пустая схема — овалов нет (для чётной степени)

⟨J⟩

Одна псевдопрямая — незамкнутая ветвь, уходящая в бесконечность (для нечётной степени)

⟨1⟩

Один пустой овал (не содержащий других овалов)

⟨k⟩

k пустых овалов, лежащих отдельно

⟨1⟨X⟩⟩

Один овал, внутри которого расположена схема X

⟨k⟨X⟩⟩

k овалов, каждый из которых содержит схему X

⟨X⊔Y⟩

Схемы X и Y лежат раздельно (не вложены друг в друга)

Таблица 1. Нотация Виро-Рохлина.

Разберём несколько примеров схем.

⟨1⟩ — один овал.

⟨1⟨1⟩⟩ — один овал, внутри которого ещё один овал.

⟨3⟩ — три отдельных овала, ни один не вложен в другой.

⟨1⟨2⟩⊔8⟩ — один овал, внутри которого два овала, плюс восемь отдельных овалов снаружи. Всего 11 овалов.

⟨J⊔1⊔2⟨1⟩⟩— псевдопрямая, один отдельный овал, и два овала, каждый из которых содержит по одному овалу внутри. Это схема нечётной степени (есть J).

⟨J⊔1⟨1⊔1⟨4⟩⟩⟩ — псевдопрямая, плюс один овал, внутри которого: один пустой овал и ещё один овал, содержащий 4 овала внутри.

Полный разбор нотации Виро-Рохлина есть в источнике:https://theses.hal.science/tel-04737045/document

Наглядно продемонстрируем различные типы схем:

Рисунок 3. Нотация Виро. Сгенерировано.

Рисунок 3. Нотация Виро. Сгенерировано.

После введения всех обозначений перейдём к уже известным систематическим результатам.

 В 1876 году немецким математиком Акселем Гарнаком была сформулирована и доказана ключевая теорема:

Теорема Гарнака о кривых — утверждение алгебраической геометрии, дающее возможное число связных компонент, которое может иметь алгебраическая кривая в терминах степени кривой — для любой алгебраической кривой степени m на вещественной проективной плоскости число компонент c ограничено выражением:

Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/Теорема_Гарнака_о_кривых

\frac{1 - (-1)^m}{2} \leqslant c \leqslant \frac{(m-1)(m-2)}{2} + 1

Причём для любого целого c в этом диапазоне существует неособая кривая степени m, имеющая ровно c компонент. 

Классификация по степеням:

Для степеней 1-5 полная классификация была известна ещё до выступления Гильберта- все возможные варианты очень легко перебирались вручную и рассуждения были тривиальными

Советский математик Дмитрий Гудков в 1969 году завершил классификацию кривых степени 6 — 56 вещественных схем. Среди них есть неожиданные: схема ⟨1⊔1⟨9⟩⟩ — один овал снаружи и один овал, содержащий внутри себя девять — Гильберт в 1900 году считал невозможной. Оказалось, что она реализуется. Эти 56 топологических типов распадаются на 64 класса жёсткой изотопии. Статью с полной систематизацией секстик можно найти по ссылке:https://arxiv.org/pdf/1703.01660

В ней авторы для каждого топологического типа и для каждого класса изотопии привели конкретные формулы полиномов в явном виде.

Олег Виро в 1980 году опубликовал полную классификацию кривых степени 7 — 121 вещественная схема (Источник [3] О. Я. Виро. Кривые степени 7 и склейка Виро // Успехи матем. наук. — 1980. — Т. 35, вып. 1. — С. 93–96.). Для этой работы Виро изобрёл новый метод — склейку (patchworking), позже ставшую основой тропической геометрии. Также он в другой своей статье (источник [4] О. Я. Виро. Плоские вещественные кривые степеней 7 и 8: новые запреты // Изв. АН СССР. Сер. матем. — 1983. — Т. 47, № 5. — С. 1135–1150.) вывел ключевые ограничения на кривые степени 8 и сформулировал новые запреты. Но полного списка схем, удовлетворяющего этим ограничениям, не привёл.

Позднее для кривых степени 7 (септики) построены 4 триангуляции, удовлетворяющие всем схемам, но таблицы явных полиномов приведены не были.(источник [7]: Z. Geiselmann, M. Joswig, L. Kastner et al. Limits of combinatorial patchworking // arXiv:2602.06888 . — 2026.) Там же было доказано, что существуют схемы степени 8, которые невозможно реализовать склейкой Виро. Такие схемы требуют принципиально нового подхода.

В недавнем препринте на arXiv от 2026 года (источник [9]:https://arxiv.org/pdf/2604.09221) группа из восьми авторов построила как минимум 2359 реализуемых схем T-кривых (позднее оценка увеличена до 2367 схем (Это наибольшая известная опубликованная нижняя оценка) в статье [7]). Авторы [7] прямо пишут, что вне максимального случая схемы систематически не изучались.

Для степеней, больших 8, всё намного сложнее и полных систематических результатов подавно нет.

В этой статье мы не будем изобретать каких-то новых методов — это крайне сложно даже для профессионалов. Вместо этого мы реализуем простой алгоритм полного перебора всех схем степени 8, с запретами из статьи Олега Виро 1983 года (Источник:https://www.researchgate.net/publication/230998196_REAL_PLANE_CURVES_OF_DEGREES_7_AND_8_NEW_PROHIBITIONS), рассортируем схемы по количеству овалов и возможным типам и получим их точное количество и явный список. Это задача по силам простому любителю без аффилиации. Она очень важна для полной систематизации и её решение по сути даёт верхнюю оценку числа T-кривых.

Описание моего алгоритма:

Список ограничений 2.2А-2.2F взят из оригинальной статьи Олега Виро 1983 года.

(Источник:https://www.researchgate.net/publication/230998196_REAL_PLANE_CURVES_OF_DEGREES_7_AND_8_NEW_PROHIBITIONS)

Обозначим за N общее число овалов. Для степени 8 по теореме Гарнака N может принимать значения от 0 до 22.

Семь типов схем (из ограничения 2.2.А)

  • Т1: ⟨α⟩ — α внешних овалов, нет вложений

  • Т2: ⟨α⊔1⟨β⟩⟩— один овал содержит β овалов

  • Т3: ⟨α⊔1⟨β⟩⊔1⟨γ⟩⟩ — два внешних овала с вложениями, β≤γ

  • Т4: ⟨α⊔1⟨β⟩⊔1⟨γ⟩⊔1⟨δ⟩⟩— три внешних овала с вложениями, β≤γ≤δ

  • Т5: ⟨4⟨1⟩⟩ — фиксированная схема, только при N=8

  • Т6: ⟨α⊔1⟨β⊔1⟨γ⟩⟩⟩— вложенное гнездо

  • Т7: ⟨1⟨1⟨1⟨1⟩⟩⟩⟩ — цепочка из четырёх вложенных овалов, только при N=4

Алгоритм перечисления:

  1. Для каждого N=0,…,22 и каждого типа Ti i=1,…,7 генерируются все схемы, формально удовлетворяющие ограничению 2.2.А (следствие теоремы Безу — семь структурных типов).

  2. Для N=22 и N=21 применяется фильтр 2.2.С (конгруэнция: p−n≡0(mod8) для N=22, p−n≡±1(mod8) для N=21).

  3. Для N=22 применяется дополнительный фильтр 2.2.Е (все β,γ,δ нечётны в схемах типа Т4).

  4. Для N=20 применяется фильтр 2.2.D (запрет схемы ⟨20⟩) и 2.2.F (в типе Т4 при β+γ+δ≡0(mod4) — два нечётных и одно чётное среди β,γ,δ).

  5. Проверяется отсутствие дубликатов: внутри каждого типа, между типами для одного N, и между разными N.

  6. Результаты сверяются с известными контрольными точками из литературы (104 M-схемы по Виро и Оревкову; 40 отброшенных 2.2.Е; 9 отброшенных 2.2.F).

  7. Выводится полный список схем для каждого N, разделённый по типам и оформленный по шаблону, а также сводная таблица.

    Например для N=3 результат работы алгоритма выглядит таким образом:

    —Тип 1: ⟨α⟩ — α изолированных овалов — Формула подсчёта: α = 3

    1. ⟨3⟩

    — Тип 2: ⟨α ⊔ 1⟨β⟩⟩ — α изолированных + 1 гнездо (1 внешний + β внутренних) — Формула подсчёта: α + 1 + β = 3, β ≥ 1

    1. ⟨1⟨2⟩⟩

    2. ⟨1 ⊔ 1⟨1⟩⟩

    — Тип 3: ⟨α ⊔ 1⟨β⟩ ⊔ 1⟨γ⟩⟩ — α изолированных + 2 гнезда — Формула подсчёта: α + β + γ + 2 = 3, 1 ≤ β ≤ γ

    (нет схем для данного n)

    — Тип 4: ⟨α ⊔ 1⟨β⟩ ⊔ 1⟨γ⟩ ⊔ 1⟨δ⟩⟩ — α изолированных + 3 гнезда — Формула подсчёта: α + β + γ + δ + 3 = 3, 1 ≤ β ≤ γ ≤ δ

    (нет схем для данного n)

    — Тип 5: ⟨4⟨1⟩⟩ — 4 гнезда по 1 овалу (только для n=8) — Формула подсчёта: всегда 8 овалов

    (нет схем для данного n)

    — Тип 6: ⟨α ⊔ 1⟨β ⊔ 1⟨γ⟩⟩⟩ — α изолированных + 1 гнездо с вложенностью — Формула подсчёта: α + β + γ + 2 = 3, γ ≥ 1, β ≥ 0

    1. ⟨1⟨1⟨1⟩⟩⟩

    — Тип 7: ⟨1⟨1⟨1⟨1⟩⟩⟩⟩ — 4 вложенных овала (только для n=4) — Формула подсчёта: всегда 4 овала

    (нет схем для данного n)

    ============================================================ Всего схем: 4

После этого был написан скрипт на Python, реализующий полный перебор и выводящий полный список. Сам скрипт, полный список схем и ранжирование по количеству овалов выложены в публичном репозитории на GitVerse по ссылке: https://gitverse.ru/mshshukin2005/real-schemes-degree8

Результат перебора схем дал верхнюю оценку в 2926 формально допустимые схемы, причём число 104 для N=22 совпало со статьёй Олега Виро, что является серьёзным аргументом в пользу корректности алгоритма и правильности общего числа схем.

Важно! При переборе я учитывал только ограничения 2.2A- 2.2F и никакие больше. Я не вводил каких-то своих новых запретов и не использовал все возможные ограничения из работ более современных авторов. Поэтому мой результат — только верхняя оценка.

Вывод:

Таким образом, моя работа является чисто техническим вкладом. Она не претендует на серьёзную научную значимость. Все результаты, на которые она опиралась, известны ещё с 1983 года.

Сам алгоритм перебора довольно тривиален, понятен даже неспециалистам по 16 проблеме Гильберта и прост в исполнении. Его можно подать как учебную задачу по программированию вложенных деревьев и реализовать на любом языке. Все дополнительные подсчёты являются чисто арифметической или комбинаторной задачей.

Автор не имеет специального физико-математического образования и не является профессиональным математиком, а также не претендует на то, что этот результат уже был кем-то независимо получен, но в случае отсутствия более ранних публикаций перебора схем степени 8 фиксирует своё первенство в этом. Данная статья писалась в спешке, поэтому прошу прощения за корявое оформление библиографии и мелкие неточности.

Следующий шаг, который следует проделать для полной систематизации кривых 8 степени — это для каждой схемы из полученного списка либо построить явный полином, либо доказать, что она нереализуема. Это уже частично сделано в литературе (например, в работе [7]), но полной систематизации пока не получено.

Список литературы

[1] Д. Гильберт. Математические проблемы // Труды Международного конгресса математиков. — М.: Наука, 1901. — С. 253–297.

[2] Д. А. Гудков. Топология вещественных плоских алгебраических кривых шестой степени // Докл. АН СССР. — 1969. — Т. 188, № 1. — С. 27–30.

[3] О. Я. Виро. Кривые степени 7 и склейка Виро // Успехи матем. наук. — 1980. — Т. 35, вып. 1. — С. 93–96.

[4] О. Я. Виро. Плоские вещественные кривые степеней 7 и 8: новые запреты // Изв. АН СССР. Сер. матем. — 1983. — Т. 47, № 5. — С. 1135–1150.

[5] В. А. Рохлин. Сравнения по модулю 16 в 16-й проблеме Гильберта // Успехи матем. наук. — 1978. — Т. 33, вып. 5. — С. 77–89.

[6] S. Yu. Orevkov. Flexible M-curves of degree 8 // Geom. Funct. Anal. — 2002. — Vol. 12, no. 4. — P. 723–755.

[7] Z. Geiselmann, M. Joswig, L. Kastner et al. Limits of combinatorial patchworking // arXiv:2602.06888 [math.AG]. — 2026.

[8] OEIS Foundation Inc. Entry A001399: Number of partitions of n into at most 3 parts [Электронный ресурс] // The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences.

[9] Z. Geiselmann, M. Joswig, L. Kastner et al. Fast isotopy computation for T-curves // arXiv:2604.09221 [math.AG]. — 2026. https://arxiv.org/pdf/2604.09221

View the original on Хабр →

KioskNews shows a cleaned-up reading view extracted from the publisher’s page — the original always lives on their site, not ours.