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双层床猜想

已被证伪,2024年组合数学与离散数学概率与统计
问题陈述

设 G=(V,E)G = (V, E) 为有限图,其双层床图定义为笛卡尔积 G □ K2G \,\square\, K_2,即由 GG 的两个相同副本 G0,G1G_0, G_1 通过在顶点子集 v∈T⊆Vv \in T \subseteq V 上添加竖直边 (v,0)(v,1)(v, 0)(v, 1) 连接而成。在 G0G_0 和 G1G_1 上以保留概率 p∈(0,1)p \in (0, 1) 进行独立边渗流时,该猜想断言:对任意 u,v∈Vu, v \in V,顶点 (u,0)(u, 0) 与同层顶点 (v,0)(v, 0) 连通的概率不小于 (u,0)(u, 0) 与对层顶点 (v,1)(v, 1) 连通的概率。

2024年10月,尼基塔·格拉德科夫、伊戈尔·帕克和亚历山大·齐明在劳伦斯·霍洛姆2024年超图渗流反例(`arXiv:2406.01790`)的基础上,构造了一个包含 7,2227,222 个顶点和 14,44214,442 条边的显式平面反例图,从而证伪了双层床猜想(`arXiv:2410.02545`,2025年发表于 PNAS)。他们的证明完全是解析性的,不依赖计算机暴力检验。

双层床猜想的证伪是一个令人震撼的警示:渗流理论与随机簇模型中看似不言自明的单调性命题,在高复杂度的有限图上可能失效,这与有效电阻和随机游走中若干相关不等式的失效如出一辙。目前的研究焦点转向寻找最小反例的顶点数,以及该猜想在 p→1p \to 1 极限下或对顶点传递图是否依然成立。

参考文献

  1. Nikita Gladkov, Igor Pak, Aleksandr Zimin (2025). The bunkbed conjecture is false · DOI:10.1073/pnas.2420725122 · arXiv:2410.02545
  2. Jacob van den Berg, Jeff Kahn (2001). A remark on the Bunkbed Conjecture · DOI:10.1017/S096354830100482X