在数学界,一个令人振奋的消息正在迅速传播:困扰数学家一个多世纪的经典难题——挂谷猜想(Kakeya 猜想),近日取得了突破性进展。这一成就由北京大学校友王虹与哥伦比亚大学数学副教授Joshua Zahl共同完成,他们证明了三维空间中的挂谷猜想。
挂谷猜想,这一由日本数学家挂谷宗一于1917年提出的难题,一直被视为数学领域的一大挑战。它描述了一个看似简单却深藏奥秘的场景:一位武士在狭小的厕所中,面对敌人的攻击,只能旋转短棒以抵挡。问题转化为,当一根无限细的针向所有可能的方向旋转时,能扫过的最小面积是多少?在数学上,这被称为Kakeya集,即在三维空间中,包含从所有方向都能看到的单位长度线段的集合。
王虹与Joshua Zahl的研究表明,即使在三维空间中,Kakeya集看起来可能非常稀疏,但其Minkowski维度和Hausdorff维度都等于3。这意味着,尽管这些集合在外观上可能显得空旷,但在几何上,它们实际上与整个三维空间具有相同的“体积”或“大小”。这一发现,无疑是对数学理论的一次重大贡献。
陶哲轩,这位著名的数学家,对王虹和Joshua Zahl的成果表示了高度赞赏。他解释说,挂谷猜想与调和分析、数论等多个数学分支紧密相连,一直是数学家们竞相攻克的难题。而现在,王虹和Joshua Zahl用127页的论文,向世界展示了他们的智慧与勇气。
王虹,这位年仅34岁的年轻数学家,出生于广西桂林平乐县。她从小便展现出过人的数学天赋,16岁时便以优异的成绩考入北京大学地球与空间物理系,后转入数学系。在巴黎综合理工学院和麻省理工学院深造后,她成为了纽约大学数学系的副教授。此次挂谷猜想的证明,无疑为她的学术生涯增添了浓墨重彩的一笔。
而Joshua Zahl,作为不列颠哥伦比亚大学数学系的副教授,他在古典傅里叶分析和组合学领域有着深厚的造诣。他对交点几何学、限制问题和Kakeya问题充满热情,此次与王虹的合作,更是将他对数学的热爱推向了新的高度。
王虹和Joshua Zahl的证明过程异常复杂,他们采用了归纳法,对维度参数d进行了深入的研究。通过引入非聚集条件、Wolff公理、多尺度分析等技术,他们成功地证明了在三维空间中,Kakeya集的Minkowski维度和Hausdorff维度都等于3。这一成果,不仅解决了数学界的一大难题,更为后续的数学研究提供了新的思路和方法。
随着这一成果的公布,王虹的名字也开始在数学界乃至全社会引起了广泛关注。有人预测,凭借这一突破性贡献,王虹有望成为2026年菲尔兹奖的热门人选。菲尔兹奖,被誉为数学界的“诺贝尔奖”,旨在表彰在数学领域做出杰出贡献的年轻数学家。如果王虹能够获奖,她将成为首位获得菲尔兹奖的中国籍女性数学家,这无疑是对她学术成就的最高肯定。