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未解决问题,概率与统计,1957年提出

三维渗流相变的连续性

未解决

考虑参数为 pp 的 Z3\mathbb{Z}^3 上伯努利边(或点)渗流,设 θ(p)=Pp(0↔∞)\theta(p) = \mathbb{P}_p(0 \leftrightarrow \infty) 为原点属于无限开簇的概率,设 pc=sup⁡{p:θ(p)=0}p_c = \sup\{p : \theta(p) = 0\} 为临界概率。是否有 θ(pc)=0\theta(p_c) = 0,即渗流函数在 pcp_c 处是否连续?

研究前沿 截至2026年

截至2026年,θ\theta 在 pcp_c 处的连续性已在 d=2d = 2(凯斯滕,1980年及相关工作)以及借助蕾丝展开的 d≥11d \ge 11(菲茨纳–范德霍夫斯塔德,2017年,精细化了原隆与斯莱德最初的 d≥19d \ge 19 阈值)情形下得到证明。具有物理意义的 d=3d = 3(以及 3≤d≤103 \le d \le 10 区间)仍未解决;2026年3月迪斯金、伊索、拉德哈克里希南、苏达科夫与塔西翁关于所有无限传递图超临界尖锐性的证明,解决了本雅米尼与施拉姆1996年提出的一个相关猜想,但正如论文自身讨论所强调的,Z3\mathbb{Z}^3 恰在 pcp_c 处的行为依然悬而未决。

已知最佳结果

  • 相变的连续性(θ(pc)=0\theta(p_c) = 0)目前仅在 d=2d = 2(凯斯滕,1980年;哈里斯,1960年)与 d≥11d \ge 11(菲茨纳–范德霍夫斯塔德,2017年,借助蕾丝展开)情形下得到严格证明;包括具有重要物理意义的 d=3d = 3 在内的 3≤d≤103 \le d \le 10 情形仍未解决。
  • 相变的尖锐性(p<pcp < p_c 时的指数衰减)在任意维数 dd 下均无条件成立(艾曾曼–巴尔斯基与门什科夫,1987年),超临界尖锐性现已在每个无限传递图上成立(迪斯金–伊索–拉德哈克里希南–苏达科夫–塔西翁,2026年),但这两个结果都未能确定 θ(pc)\theta(p_c) 本身的取值。

使用的方法及其局限

方法取得的结果局限所在
蕾丝展开(结合非回溯精细化)对 Zd\mathbb{Z}^d(d≥11d \ge 11)上的最近邻渗流严格证明了平均场临界指数与 θ\theta 在 pcp_c 处的连续性当 d≈10d \approx 10–1111 时,展开系数无法达到可求和意义上的足够小,因为低维格子存在过多短的自相交回路,使得微扰级数无法收敛
拉索–西摩–韦尔什(RSW)理论与平面对偶性证明交叉概率估计,从而确定二维格子渗流的 pc=1/2p_c = 1/2 及相变的连续性本质上依赖于平面对偶性(开簇与闭簇之间的界面是曲线),在三维及更高维度中尚无已知类比

尚未解决的问题

  • Z3\mathbb{Z}^3 上伯努利边渗流是否满足 θ(pc)=0\theta(p_c) = 0?
  • 蕾丝展开方法原则上能够推进到证明连续性的最小维数 dd 是多少?d=6d = 6(猜想的上临界维数)是否为平均场行为与非平均场行为之间的真正分界线?

参考文献

  1. Harry Kesten (1980). The critical probability of bond percolation on the square lattice equals 1/2 · DOI:10.1007/BF01221263
  2. Michael Aizenman, David J. Barsky (1987). Sharpness of the phase transition in percolation models · DOI:10.1007/BF01212322
  3. Robert Fitzner, Remco van der Hofstad (2017). Mean-field behavior for nearest-neighbor percolation in d>10d > 10 · DOI:10.1214/17-EJP56 · arXiv:1506.07977
  4. Sahar Diskin, Philip Easo, Ritvik Ramanan Radhakrishnan, Benny Sudakov, Vincent Tassion (2026). Supercritical percolation on all infinite transitive graphs · arXiv:2603.03257 [预印本,未经同行评审]