摘要:挂谷宗一最初提出的问题是:长度为1的线段在平面上做刚体移动(转动和平移),转过180度并回到原位置,扫过的最小面积是多少?
挂谷猜想是由日本数学家挂谷宗一于1917年提出的一个几何问题。
问题起源与背景
挂谷宗一最初提出的问题是:长度为1的线段在平面上做刚体移动(转动和平移),转过180度并回到原位置,扫过的最小面积是多少?
相关定义与转化
定义长度为1的线段可在点集中转过180°,这样的点集被称为挂谷集。于是问题转化为求面积最小的挂谷集。
解决历程
1928年,苏联数学家别西科维奇证明可以构造出面积任意小的平面点集(贝西科维奇集),在每一方向上都有长度1的线段,这意味着线段扫过的面积可以任意地小,因而没有最小值。但如此构造出的挂谷集不是单连通的。后续数学家又相继在单连通挂谷集等方面进行研究并取得进展。
猜想内容
后来数学家以闵可夫斯基维数来测量挂谷集的“大小”,将问题重构成挂谷猜想:挂谷集必须始终具有与所居住空间相同的维数。例如在二维空间中,挂谷集的闵可夫斯基维数为2;在三维空间中,挂谷集的闵可夫斯基维数为3。
重要意义
挂谷猜想是几何测度论的核心问题,它与调和分析、数论甚至物理学都有惊人联系,是一系列猜想的基础,被陶哲轩称为“几何测度论圣杯”。
在解决挂谷猜想的过程中,有许多数学家做出了重要贡献。如别西科维奇通过构造性的方法解决了挂谷问题,为后续研究奠定了基础。而在2025年,北京大学校友、纽约大学数学副教授王虹与加拿大不列颠哥伦比亚大学的Joshua Zahl共同解决了三维挂谷猜想,相关成果被数学界泰斗、菲尔兹奖得主陶哲轩高度评价。
来源:爱上唐诗宋词一点号