解法:维亚佐夫斯卡用模形式解决8维与24维球堆积问题
通俗地说
球堆积问题问的是一个从孩童时代就有的简单问题——如何排列相同的球,使其在不重叠的情况下尽可能填满空间——但这里要问的是远超我们能看见的三维的高维情形。在2016年之前,数学家只确切确定了 、、 维的最优答案(最后一个正是1998年被证明的开普勒猜想); 维与 维之所以令人怀疑,是因为两种异常对称的结构—— 格与利奇格——在那里堆球堆得好得令人难以置信,计算机得出的界也表明它们与最优值几乎分毫不差——但“几乎分毫不差”并不是证明。
详细分析
球堆积常数 是在 中互不重叠的单位球的所有堆积上,空间覆盖分数的上确界。人们此前仅精确知道 (平凡)、(六角堆积,Thue 与 Fejes Tóth)以及 (面心立方堆积,Hales 于 1998 年对 Kepler 猜想的证明——有史以来完成的最复杂的证明之一)。在更高的任何维度中,都只存在界限。
8 维和 24 维中的首要候选者早已被确定: 根格在 中给出密度 ,而 Leech 格 在 中给出 。Cohn 与 Elkies 2003 年的线性规划方法得出了在这些密度的约 倍以内的数值上界——这是最优性的强有力证据,但界限不是定理。
2016 年,Viazovska 通过构造 Cohn 和 Elkies 曾猜想其存在的“魔术函数”证明了 (步骤 1–5);一周之后,她与 Cohn、Kumar、Miller 和 Radchenko 将其加以改编证明了 (步骤 6)。维度 1、2、3、8、24 仍然是仅有的已解情形——一份惊人稀疏的清单。