开普勒猜想
已解决,1998年几何学希尔伯特 #18
问题陈述
在三维欧几里得空间中,任何等大且互不重叠的球体排列,其密度都不会超过 ——这正是面心立方堆积和六方最密堆积的密度,也就是水果摊主堆橙子或炮弹时常见的那种堆法。
黑尔斯于1998年(与塞缪尔·弗格森合作)公布了一个证明,将经典的化归为有限多个局部构型,与对约5000种情形进行线性规划界的穷举计算机搜索结合起来。2003年,由十二位审稿人组成的评审团报告称,他们「99%确信」该证明是正确的,但无法逐一手工核验计算机的每一步运算,于是《数学年刊》仍在2005年附带这一说明发表了该证明。此后由黑尔斯领导的Flyspeck项目构建了一个完整的形式化证明,由证明助手HOL Light和Isabelle逐行核验,从而消除了残留的疑虑;Flyspeck项目于2014年宣布完成,其形式化证明于2017年发表。
在其他维度中提出同样的问题通常要困难得多,但借助相关的线性规划与模形式技巧,已有两个引人注目的情形得到解决:玛丽娜·维亚佐夫斯卡于2016年证明了 格是8维空间中最密的球堆积,同年她与合作者又解决了24维利奇格的情形。与之密切相关的接吻数问题(有多少个等大的球能同时接触一个球)目前只在维数1、2、3、4、8和24中得到解决。球以外凸体的堆积问题,以及非欧几里得空间或更高维空间中的堆积问题,仍是活跃的研究领域。
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