桂林90后小姐姐破解世紀(jì)難題。一個困擾數(shù)學(xué)家一個多世紀(jì)的難題,如今被北大校友攻克了。紐約大學(xué)和不列顛哥倫比亞大學(xué)的數(shù)學(xué)教授聯(lián)手,用一份長達(dá)127頁的證明,正式宣告Kakeya集合猜想塵埃落定。
這項(xiàng)研究得到了菲爾茲獎得主陶哲軒的高度肯定。Kakeya集合的核心問題是:如果要在空間里轉(zhuǎn)動一個線段,讓它覆蓋所有方向,最小的空間需要多大?這個問題由日本數(shù)學(xué)家掛谷宗一在1917年提出。數(shù)學(xué)家們早已知道,2D平面不夠用,必須通過3D空間來解決問題。但關(guān)鍵在于能否找到一個“超級小”的3D區(qū)域,讓這個線段指向每個方向。如今這個謎團(tuán)已經(jīng)被破解。
王虹和Joshua Zahl教授通過層層推導(dǎo),精妙的邏輯和計(jì)算,研究了在?3中具有特定性質(zhì)的δ管集合,得出結(jié)論:來自這樣一個集合的管道的并集,必須具有幾乎最大的體積。最終證明了?3中的每個Kakeya集都具有Minkowski和Hausdorff維數(shù)3。
王虹現(xiàn)任紐約大學(xué)庫朗數(shù)學(xué)研究所數(shù)學(xué)副教授,本科畢業(yè)于北大數(shù)學(xué)系;Joshua Zahl現(xiàn)任不列顛哥倫比亞大學(xué)數(shù)學(xué)系副教授。他們的研究成果引起了廣泛關(guān)注,許多人猜測,如果這篇論文最終通過嚴(yán)格的同行評審,王虹極有可能成為中國首位獲得菲爾茲獎的數(shù)學(xué)家,以及全球第三位拿下菲爾茲獎的女性得主。
王虹出生于桂林,父母都是中學(xué)教師。4歲時的一次意外右臂燙傷并沒有動搖她對知識的渴望。5歲入學(xué)時,她已經(jīng)掌握了小學(xué)一年級的知識,并直接跳級進(jìn)入二年級。她的學(xué)習(xí)方式獨(dú)特,習(xí)慣在每學(xué)期開始前自學(xué)完全部課本內(nèi)容。到了六年級,她再次跳級升入初中。2004年中考,她成功考入桂林中學(xué),成績從全年級100名之外最終沖入TOP 10。
2007年,16歲的王虹以優(yōu)異的成績提前考入北大地球與空間科學(xué)學(xué)院,一年后轉(zhuǎn)入數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院。本科畢業(yè)后,她在巴黎綜合理工學(xué)院和巴黎南大學(xué)獲得了數(shù)學(xué)學(xué)位和碩士學(xué)位,隨后在麻省理工學(xué)院完成了博士學(xué)位。博士畢業(yè)后,她在普林斯頓高等研究院擔(dān)任博士后成員,之后在加州大學(xué)洛杉磯分校擔(dān)任助理教授,目前任紐約大學(xué)庫朗數(shù)學(xué)研究所的數(shù)學(xué)副教授。
2022年,王虹獲得了極具聲望的Maryam Mirzakhani New Frontiers Prize,因在限制性猜想、局部光滑性猜想及相關(guān)問題上的突破性研究而獲此殊榮。這一獎項(xiàng)專門表彰過去兩年內(nèi)獲得博士學(xué)位的杰出女性數(shù)學(xué)家。
1917年,S. Kakeya提出了著名的Kakeya針問題:在平面中,旋轉(zhuǎn)一個單位線段(“針”)180度所需的最小面積是多少?1927年,A. Besicovitch解決了這個問題,給出了一個令人驚訝的答案:通過恰當(dāng)?shù)姆绞剑D(zhuǎn)一個針只需要任意小的面積。盡管最初看起來這只是數(shù)學(xué)上的好奇,但在過去的三十年中,人們逐漸意識到這類問題與許多看似無關(guān)的數(shù)學(xué)領(lǐng)域相關(guān),涉及數(shù)論、幾何組合學(xué)、算術(shù)組合學(xué)、振蕩積分,甚至是色散方程和波動方程的分析。
在這篇長達(dá)127頁的論文中,王虹和Zahl解決了三維空間中的Kakeya集合猜想。他們提出了一個結(jié)構(gòu)定理,找到了一個凸集集合W,使得W滿足Katz-Tao Convex Wolff公理,并且每個W都滿足幾個關(guān)鍵性質(zhì)。為了讓大家更好地理解這個問題,陶哲軒也在論文發(fā)布后更新了一篇詳盡的分析,幫助許多人明白了這項(xiàng)研究的要點(diǎn)和意義所在。
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