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8维与24维空间中的球堆积问题

已解决,2016年几何学
问题陈述

在 88 维欧几里得空间 R8\mathbb{R}^8 中,任何互不重叠的全等球体堆积的密度均不超过 E8E_8 格堆积的密度 Δ8=π4384≈0.25367\Delta_8 = \frac{\pi^4}{384} \approx 0.25367;在 2424 维欧几里得空间 R24\mathbb{R}^{24} 中,任何球堆积的密度均不超过利奇格 Λ24\Lambda_{24} 堆积的密度 Δ24=π1212!≈0.00192957\Delta_{24} = \frac{\pi^{12}}{12!} \approx 0.00192957。

2016年3月14日,玛丽娜·维亚佐夫斯卡发布了一篇令人惊叹的23页预印本(`arXiv:1603.04246`,2017年发表于 Annals of Mathematics),通过模形式与拟模形式构造出学界寻觅已久的科恩–埃尔基斯“魔术函数”,一举解决了 88 维球堆积问题。仅一周之后(`arXiv:1603.06518`),亨利·科恩、阿比纳夫·库马尔、斯蒂芬·D·米勒、达尼洛·拉德琴科与维亚佐夫斯卡合作将她的模形式构造方法推广到 2424 维,证明了利奇格 Λ24\Lambda_{24} 的全局最优性。维亚佐夫斯卡因这一成就荣获2022年菲尔兹奖。

2019年(`arXiv:1905.03413`,2022年发表于 Annals of Mathematics),科恩、库马尔、米勒、拉德琴科与维亚佐夫斯卡进一步证明 E8E_8 格与利奇格 Λ24\Lambda_{24} 具有普适最优性(universal optimality):对于关于距离平方的任意完全单调势函数(如逆幂律势和高斯势),它们在给定密度的所有点配置中均使势能达到最小;其证明同时建立了一个精确的傅里叶插值公式,可仅凭半径 2k\sqrt{2k} 处的函数值与一阶导数值重构任意径向施瓦茨函数。

参考文献

  1. Maryna S. Viazovska (2017). The sphere packing problem in dimension 8 · DOI:10.4007/annals.2017.185.3.7 · arXiv:1603.04246
  2. Henry Cohn, Abhinav Kumar, Stephen D. Miller, Danylo Radchenko, Maryna Viazovska (2017). The sphere packing problem in dimension 24 · DOI:10.4007/annals.2017.185.3.8 · arXiv:1603.06518