在數學界,一個令人振奮的消息正在迅速傳播:困擾數學家一個多世紀的經典難題——掛谷猜想(Kakeya 猜想),近日取得了突破性進展。這一成就由北京大學校友王虹與哥倫比亞大學數學副教授Joshua Zahl共同完成,他們證明了三維空間中的掛谷猜想。
掛谷猜想,這一由日本數學家掛谷宗一于1917年提出的難題,一直被視為數學領域的一大挑戰。它描述了一個看似簡單卻深藏奧秘的場景:一位武士在狹小的廁所中,面對敵人的攻擊,只能旋轉短棒以抵擋。問題轉化為,當一根無限細的針向所有可能的方向旋轉時,能掃過的最小面積是多少?在數學上,這被稱為Kakeya集,即在三維空間中,包含從所有方向都能看到的單位長度線段的集合。
王虹與Joshua Zahl的研究表明,即使在三維空間中,Kakeya集看起來可能非常稀疏,但其Minkowski維度和Hausdorff維度都等于3。這意味著,盡管這些集合在外觀上可能顯得空曠,但在幾何上,它們實際上與整個三維空間具有相同的“體積”或“大小”。這一發現,無疑是對數學理論的一次重大貢獻。
陶哲軒,這位著名的數學家,對王虹和Joshua Zahl的成果表示了高度贊賞。他解釋說,掛谷猜想與調和分析、數論等多個數學分支緊密相連,一直是數學家們競相攻克的難題。而現在,王虹和Joshua Zahl用127頁的論文,向世界展示了他們的智慧與勇氣。
王虹,這位年僅34歲的年輕數學家,出生于廣西桂林平樂縣。她從小便展現出過人的數學天賦,16歲時便以優異的成績考入北京大學地球與空間物理系,后轉入數學系。在巴黎綜合理工學院和麻省理工學院深造后,她成為了紐約大學數學系的副教授。此次掛谷猜想的證明,無疑為她的學術生涯增添了濃墨重彩的一筆。
而Joshua Zahl,作為不列顛哥倫比亞大學數學系的副教授,他在古典傅里葉分析和組合學領域有著深厚的造詣。他對交點幾何學、限制問題和Kakeya問題充滿熱情,此次與王虹的合作,更是將他對數學的熱愛推向了新的高度。
王虹和Joshua Zahl的證明過程異常復雜,他們采用了歸納法,對維度參數d進行了深入的研究。通過引入非聚集條件、Wolff公理、多尺度分析等技術,他們成功地證明了在三維空間中,Kakeya集的Minkowski維度和Hausdorff維度都等于3。這一成果,不僅解決了數學界的一大難題,更為后續的數學研究提供了新的思路和方法。
隨著這一成果的公布,王虹的名字也開始在數學界乃至全社會引起了廣泛關注。有人預測,憑借這一突破性貢獻,王虹有望成為2026年菲爾茲獎的熱門人選。菲爾茲獎,被譽為數學界的“諾貝爾獎”,旨在表彰在數學領域做出杰出貢獻的年輕數學家。如果王虹能夠獲獎,她將成為首位獲得菲爾茲獎的中國籍女性數學家,這無疑是對她學術成就的最高肯定。