學(xué)數(shù)學(xué)的過(guò)程，就像是不斷往塔尖攀爬的過(guò)程。一路上不斷有人停下，無(wú)論你是停在雞兔同籠、立體幾何、概率還是微積分，亦或是更高處，普通人總有一天會(huì)停下。
“掛谷猜想”是那個(gè)塔尖上的問(wèn)題。
6月17日至19日，數(shù)學(xué)家王虹在北京大學(xué)舉行了三天講座，講述她是如何解開百年難題“掛谷猜想”的?！氨贝箜f神”韋東奕在前排聽了三天，出圈的是王虹和韋神探討證明中的一個(gè)細(xì)節(jié)的視頻，如同一段“加密通話”，說(shuō)的雖是中文，卻讓人啥也聽不懂。
王虹在北大授課
那么，掛谷猜想究竟是什么？
掛谷猜想的原型是一個(gè)很有趣的場(chǎng)景：一個(gè)武士在上廁所時(shí)遭到敵人襲擊，矢石如雨，而他只有一根短棒，為了擋住射擊，需要將短棒旋轉(zhuǎn)一周360°（支點(diǎn)可以變化）。但廁所很小，應(yīng)當(dāng)使短棒掃過(guò)的面積盡可能小。面積可以小到多少？
數(shù)學(xué)家將這個(gè)場(chǎng)景轉(zhuǎn)換為：有一根長(zhǎng)度為1的針，將它在平面上旋轉(zhuǎn)一周（支點(diǎn)可以變化），它掃過(guò)的最小面積是多少？答案非常反直覺(jué)，數(shù)學(xué)家證明，掃過(guò)的面積可以無(wú)限趨近于0。
如果把掛谷猜想擴(kuò)展至三維空間呢？
三維空間中的一個(gè)掛谷集合，圖源：Quanta Magazine
在三維空間中，如圖所示，針掃過(guò)的空間可以是一個(gè)球體，也可以比球體小得多（圖中的紅色部分），但它的體積究竟可以有多小呢？如果這根針沒(méi)有寬度的話，空間的體積最小可以是0，推衍到高維空間中也是如此。
掛谷集合即為 n 維空間中可以容納指向各個(gè)方向的長(zhǎng)度為 1 的針的集合。數(shù)學(xué)家進(jìn)一步追問(wèn)：掛谷集合的“維數(shù)”可以是多少？數(shù)學(xué)中常用的分形維數(shù)有豪斯多夫（Hausdorff）維數(shù)和閔可夫斯基（Minkowski）維數(shù)。王虹和合作者扎爾證明了三維空間中的掛谷集合的豪斯多夫維數(shù)和閔科夫斯基維數(shù)等于 3. 這意味著即便掛谷集合的體積可以無(wú)限小，但掛谷集合仍然“很大”，“在某種意義上填滿了空間的大部分”。
曾獲數(shù)學(xué)界的最高獎(jiǎng)項(xiàng)“菲爾茲獎(jiǎng)”的華人數(shù)學(xué)家陶哲軒評(píng)價(jià)王虹和扎爾的論證過(guò)程“像在完善一臺(tái)永動(dòng)機(jī)，充滿了魔幻色彩”，開辟了幾何測(cè)度論的新研究范式。萊斯大學(xué)數(shù)學(xué)家內(nèi)茨·卡茨（Nets Katz）認(rèn)為“這可是百年一遇的數(shù)學(xué)突破??！”
因此，今年只有34歲的王虹成為2026年“菲爾茲獎(jiǎng)”的熱門人選。如果預(yù)言成真，那么她將成為首位獲獎(jiǎng)的中國(guó)籍?dāng)?shù)學(xué)家，也是史上第三位獲獎(jiǎng)的女?dāng)?shù)學(xué)家。
華人數(shù)學(xué)家的100年
“菲爾茲獎(jiǎng)”有數(shù)學(xué)界的“諾貝爾獎(jiǎng)”之稱，旨在表彰有卓越貢獻(xiàn)且年齡不超過(guò)40歲的年輕數(shù)學(xué)家，每四年在國(guó)際數(shù)學(xué)聯(lián)盟的國(guó)際數(shù)學(xué)家大會(huì)上頒發(fā)，獲獎(jiǎng)?wù)咦詣?dòng)成為大會(huì)的受邀報(bào)告人。在學(xué)術(shù)界，受邀成為國(guó)際數(shù)學(xué)家大會(huì)的報(bào)告人，是一種對(duì)數(shù)學(xué)家成就的肯定——這些報(bào)告代表國(guó)際數(shù)學(xué)界的最高水平。
我們不妨梳理一番1897年至2022年大會(huì)邀請(qǐng)的數(shù)學(xué)家名單，來(lái)一窺一百多年來(lái)華人數(shù)學(xué)家的發(fā)展。
第一位參加大會(huì)的中國(guó)人是周培源，是一位物理學(xué)家。1928年，他去德國(guó)研究量子力學(xué)，離開學(xué)還有一段時(shí)間，便取道巴黎前往意大利參加大會(huì)，在會(huì)上宣讀了他關(guān)于廣義相對(duì)論的博士論文。1950年，陳省身受邀去大會(huì)做1小時(shí)報(bào)告。此后數(shù)年，華人數(shù)學(xué)家逐漸登上國(guó)際舞臺(tái)，其中有110名男性，13名女性，女性僅占11%。
1986年，張圣容受邀在大會(huì)上作45分鐘報(bào)告，成為首位被邀請(qǐng)的華人女?dāng)?shù)學(xué)家，2002年在北京舉辦的數(shù)學(xué)家大會(huì)上，她成為大會(huì)一小時(shí)報(bào)告人（每次只有21位），同年，中國(guó)科學(xué)院院士、女?dāng)?shù)學(xué)家胡和生教授第一次成為受邀報(bào)告人，那年她74歲。實(shí)際上，華人數(shù)學(xué)家首次參會(huì)做報(bào)告的平均年齡是45歲，除去1928年的物理學(xué)家周培源，參會(huì)的最年輕的華人數(shù)學(xué)家是1978年的丘成桐，才29歲，隔了一屆他便拿了菲爾茲獎(jiǎng)。若王虹明年奪得菲爾茲獎(jiǎng)，她的首次參會(huì)報(bào)告年齡是35歲，也是非常年輕。
如果我們細(xì)看近幾屆參會(huì)的華人數(shù)學(xué)家，會(huì)發(fā)現(xiàn)1982年前后出生的數(shù)學(xué)家尤其“多”，如惲之瑋、朱歆文、張偉等，他們是“北大黃金一代”。張壽武教授在評(píng)價(jià)北大數(shù)學(xué)“黃金一代”時(shí)，曾說(shuō)：“厲害就厲害在他們不是一個(gè)人，而是一批人，他們有什么東西不懂，就馬上打電話給同學(xué)，同學(xué)也是另一行的高手，馬上就知道是怎么回事了，他們之間不是相互競(jìng)爭(zhēng)者，而是合作者。”
參會(huì)報(bào)告的華人數(shù)學(xué)家中，本科就讀于北大數(shù)院的有24人，遠(yuǎn)超其他院校，第二、三名分別為臺(tái)灣大學(xué)、清華大學(xué)和中國(guó)科技大學(xué)。
《Quanta Magazine》的一篇講述掛谷猜想的科普文章寫道： “調(diào)和分析中三個(gè)不朽的猜想組成的塔樓，都矗立在掛谷猜想之上。如果掛谷猜想被證偽，整座塔都會(huì)轟然倒塌。但既然王虹已經(jīng)證明了這一點(diǎn)，數(shù)學(xué)家們或許能夠沿著塔向上攀登，利用掛谷理論來(lái)逐步建立起這些更雄心勃勃的猜想的證明。”調(diào)和分析是數(shù)學(xué)中的一個(gè)分支，它被應(yīng)用在諸多領(lǐng)域，如信號(hào)處理、量子力學(xué)和神經(jīng)科學(xué)等。
數(shù)學(xué)的塔尖被王虹拔高了一點(diǎn)，這或許比菲爾茲獎(jiǎng)更重要。丘成桐說(shuō)：“我對(duì)數(shù)學(xué)的本質(zhì)更感興趣，而不是這些榮耀。我喜歡研究那些讓我著迷的問(wèn)題，相信這些問(wèn)題對(duì)數(shù)學(xué)本身很重要?！鼻傻氖?，王虹接受采訪時(shí)也提到了“問(wèn)題”這兩個(gè)字：“（研究方向）有興趣就讀，沒(méi)興趣也沒(méi)必要讀……如果一個(gè)問(wèn)題很吸引我的話，那它可能也具有吸引其他人的能力?！?span style="display:none">RS8即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com
（原標(biāo)題：解決百年難題“掛谷猜想”的王虹，和華人數(shù)學(xué)家的100年）
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