ケプラー予想
解決済み、1998年幾何学ヒルベルト #18
問題の内容
3次元ユークリッド空間において、互いに重なり合わない等しい球をどう配置しても、密度が を超えることはない。この値は面心立方格子および六方最密充填の密度であり、八百屋がオレンジを、あるいは大砲の弾を積み上げるときの、あの見慣れた積み方である。
ヘイルズは1998年(サミュエル・ファーガソンと共に)、有限個の局所配置への古典的な還元と、約5,000通りの場合について線形計画法の限界を調べる網羅的なコンピュータ探索とを組み合わせた証明を発表した。2003年、12人からなる査読団は、証明が「99%確実」に正しいと報告したが、コンピュータによるすべての計算を手作業で検証することはできなかった。そのため『アナルズ・オブ・マスマティクス』誌はその注記を付けたまま2005年にこの証明を掲載した。その後ヘイルズが率いるフライスペック計画は、証明支援系HOL LightとIsabelleによって一行ずつ検証された完全な形式的証明を構築し、残っていた疑念を取り除いた。フライスペック計画は2014年に完了が発表され、形式的証明は2017年に出版された。
他の次元における同様の問題は一般にはるかに難しいが、関連する線形計画法とモジュラー形式の手法によって二つの顕著な場合が解決された。マリーナ・ヴャゾフスカは2016年、8次元において 格子が最密球充填であることを証明し、同年、共著者らとともに24次元のリーチ格子の場合も解決した。密接に関連するキス数問題(一つの球に等しい球がいくつ接触できるか)は、次元1、2、3、4、8、24でのみ解かれている。球以外の凸体の充填問題や、非ユークリッド空間・より高次元の空間における充填問題は、今も活発な研究分野である。
参考文献
- Thomas C. Hales (2005). A proof of the Kepler conjecture · DOI:10.4007/annals.2005.162.1065
- Thomas Hales, Mark Adams, Gertrud Bauer, et al. (2017). A formal proof of the Kepler conjecture · DOI:10.1017/fmp.2017.1
- George G. Szpiro (2003). Kepler's Conjecture: How Some of the Greatest Minds in History Helped Solve One of the Oldest Math Problems in the World