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水滴石穿

挂谷问题与猜想

japamer

从以下视频中的证明来看,线的宽度可以假设为无穷小,但不能假设为0!
如果是0,那么线段就是子虚乌有的精灵,当然可以在面积为0的空间中180度调头。
如果是无穷小,它扫过的面积也是无穷小吗?

此博文来自论坛版块:STEM

共 52 条评论

  1. MaLaRabbit
    MaLaRabbit

    觉得没意义是因为拿物理直觉去套测度论了,数学里面积是零的集合并不等于没有,关键是无限次的极限操作跟有限步转弯根本不是一码事

    japamer 写了: 2026年 7月 26日 12:24

    还有,视频中(12:43)的鲍尔平移:角度足够小,扫过的面积就趋近0。
    依此逻辑,每次转足够小的角度,无限多次转动,原地就能180度调头。
    这样的数学,有意义吗?

    ☆ 发自新买提 Android 26.09.18

  2. 张旺教授
    张旺教授

    japamer 写了: 2026年 10月 1日 20:47

    1:“线有长无广”
    2:鲍尔平移不占面积
    3:鲍尔平移覆盖整个桌面
    4:整个桌面的面积为 0。

    这样的 AI or SI 数学,你们要吗?

    (0,1)区间中有理数多还是无理数多?
    数学上的东西,靠直觉来推导结论可能是错误的。

  3. japamer
    japamer

    1:“线有长无广”
    2:鲍尔平移不占面积
    3:鲍尔平移覆盖整个桌面
    4:整个桌面的面积为 0。

    这样的 AI or SI 数学,你们要吗?

  4. 张旺教授
    张旺教授

    japamer 写了: 2026年 10月 1日 09:24

    唉,连民科王晓明都搬来当救兵了。呵呵

    即使没学过测度论,欧氏几何总学过吧?

    下面是徐光启,利玛窦翻译的欧氏几何关于点和线的定义:

    第一界
    点者,无分,
    无长短、广狭、厚薄。

    第二界
    线有长无广。
    试如一平面,光照之,有光无光之间不容一物,是线也。真平真圆相遇,其相遇处止有一点,行则止有一线。
    直线之中,点能遮两界。
    凡量远近,皆用直线。
    甲乙丙是直线,甲丁丙、甲戊丙、甲已丙皆是曲线。

  5. japamer
    japamer

    原来早有评论:站内帖子:数学教父王晓明审查了两个白痴证明的挂谷猜想

  6. japamer
    japamer

    我把 AI 总结的整理了一下,不知所云。

    1. 三维挂谷猜想:一个挂谷集(Kakeya set)K 包含每一个方向上的一条单位线段。问题不是它有没有体积,而是:dim K = 3。
    2. 王虹和 Zahl 的核心思路:把每条线段稍微“加粗”,变成半径约为 δ 的细管,这是理解整个证明最重要的一步。球面上大约可以取δ−2 个彼此分离的方向,如果这些管子大量重叠,那么它们的并集体积可能非常小。
    3. 最关键的新问题:管子为什么会重叠?三维空间非常狡猾。比如:很多管子可以聚集在一条线附近;也可以聚集在一个平面附近;还可以形成更加复杂的多尺度结构。挂谷问题困难的核心,就是如何精确控制这种多重重叠。王虹和 Zahl 的突破,是这些管子不能高度集中⟹不能高度重叠⟹并集很大,最终就转化成“维数必须是 3”。
    4. 但最漂亮的一招,其实来自“反证法 + 多尺度结构”:假设三维挂谷猜想是假的,那么就存在一个挂谷集 K,它的维数比 3 小,例如dimK≤3−σ,其中 σ>0。把它在尺度 δ 上离散化,就得到大量细管。因为 K 假设非常“小”,这些管子就必须以一种高度异常的方式重叠。接下来王虹和 Zahl 做了一件非常重要的事情:不只是研究一个尺度,而是研究很多尺度上观察管子的排列。如果一个反例真的存在,它不能只在某一个尺度上“异常”。经过精细的多尺度分析,它会被迫表现出一种近似的自相似结构(self-similarity)。这就是他们早期工作的关键思想之一。
    5. “Sticky Kakeya”为什么重要?王虹和 Zahl 2022 年首先研究了一类特殊的挂谷集,叫做 sticky Kakeya sets(粘性挂谷集)。所谓“sticky”,可以非常粗略地想象成:在一个尺度上彼此靠近的管子,到了更小尺度以后仍然倾向于保持这种靠近。因此它们不是随机地重新排列,而是呈现出一种跨尺度的结构延续性。他们证明:三维 sticky Kakeya 集的维数必须是 3。这是他们后来解决完整三维问题的重要组成部分。可以把整个过程想成:假设存在低维挂谷集-->离散成很多细管-->低维性迫使管子大量重叠-->多尺度分析发现这种重叠具有结构性-->出现近似自相似 / sticky 结构-->证明这种结构在三维中不可能维数 < 3-->矛盾-->挂谷集必须具有维数 3。
    6. 真正厉害的地方:把“坏情况”变成可以控制的结构。这是我认为最值得理解的地方。
      以前人们面对挂谷问题,会遇到一个巨大的困难:如果一个反例存在,它可能长得极其复杂。你无法直接把所有可能的几何形状分类。王虹和 Zahl 的策略不是把所有形状一个个排除,而是:先假定最坏的反例存在,然后证明它必须越来越有结构。换句话说:
      越想让维数变小,就越必须让管子越集中,而越集中,又会产生更多的多尺度结构。最后这种结构会和三维几何、凸集体积估计以及相关的组合/数论估计发生冲突。这是一种非常典型的现代调和分析思路:反例如果想存在,就必须满足越来越多的刚性条件;最后这些条件彼此矛盾。
    7. 他们最后证明的关键:2025 年王虹和 Zahl 的论文标题其实已经非常直白:论文研究的是一组 δ-管,并要求:一个凸集 V 里面不能塞进去“过多”的管子。然后证明:这些管子的并集必须有接近最大值的体积。这个一般性体积定理一旦建立,三维挂谷猜想就成为它的一个推论。所以可以把证明的逻辑压缩成:凸集中的管子数量控制⇒管子并集体积下界⇒Minkowski维数=3⇒Hausdorff维数=3。最后一步也很重要:他们不仅证明了 Minkowski 维数,而且证明了 Hausdorff 维数也是 3。
    8. 为什么这个证明这么难?因为表面上它是一个几何问题:“把针朝所有方向放进去,集合最小能有多小?”但真正的证明调用了很多不同领域的工具:几何测度论,调和分析,多尺度分析,凸几何,组合几何,incidence geometry(关联几何),加法组合/数论中的思想,Frostman 型维数估计,这也是为什么它被认为是现代几何测度论的重大突破。
    9. 一句话理解:王虹和 Zahl 不是直接证明“挂谷集不能很小”,而是把问题转化成“很多不同方向的细管不能过度重叠”;然后通过多尺度几何结构证明,任何假想的低维反例都会被迫具有一种极端的自相似/粘性结构,而这种结构在三维中又必然产生足够大的管子并集,最终矛盾。这就是这项工作的核心思想。
  7. goFan
    goFan

    bluebird 写了: 2026年 7月 27日 17:31

    很多人可能没搞明白,这里说的不是扫过的面积,而是需要多大的面积可以转动180度,这两个概念是不同的。扫过的总面积是比较大,但是两次扫过的面积之间有很大的重合部分。经过多次微小转动之后,需要的总面积趋近零,理论上应该是这个思路

    是这个意思,但是没限制扫过的空间的长度,
    虽然面积很小,但针需要平移的长度很大,
    不是在很小的停车场掉头那种概念。

  8. goFan
    goFan

    japamer 写了: 2026年 7月 27日 17:02

    问了一下AI,挂谷猜想里的针宽必须为0。
    这么一个在客观世界里根本不可能存在的设想,研究它有何意义?

    本来就是数学题,不是造个啥现实的模型

  9. japamer
    japamer

    thinkaout 写了: 2026年 8月 4日 15:35

    李永乐的观众群体大部分或者绝大部分数学水平不超过大一微积分,配得上这个“马虎眼”
    quote=tend post_id=7778403 time=1785084918 user_id=5627]
    根据李永乐这是视频,先把鲍尔平移当成定理,用在配龙树中。配龙树需要分成无穷份才能让配龙树的面积为零。鲍尔平移扫过的面积是无穷小,乘上配龙树的无穷多份,怎么能保证二者相乘等于零?我认为这是一个打马虎眼的地方。

    人家在讲道理,而且很在理。
    难道大二以后的数学,就创造奇迹?

  10. thinkaout
    thinkaout

    李永乐的观众群体大部分或者绝大部分数学水平不超过大一微积分,配得上这个“马虎眼”
    quote=tend post_id=7778403 time=1785084918 user_id=5627]
    根据李永乐这是视频,先把鲍尔平移当成定理,用在配龙树中。配龙树需要分成无穷份才能让配龙树的面积为零。鲍尔平移扫过的面积是无穷小,乘上配龙树的无穷多份,怎么能保证二者相乘等于零?我认为这是一个打马虎眼的地方。
    [/quote]

  11. japamer
    japamer

    论文从预印本至今也一年半了,还不见正式发表,就获菲尔兹奖。
    我还以为数学是最严谨的学问。在这件事情上,就这么不严谨?
    难道他们这么有信心?还是根本不在乎,先斩后奏,生米煮成熟饭?

  12. blackbeard
    blackbeard

    跟老张的孪生素数有届证明,一个天一个地

  13. blackbeard
    blackbeard

    跟老张的孪生素数有届证明,一个天一个地

  14. japamer
    japamer

    原来,数学里的无中生有,就是这么产生的:
    1)挂谷猜想:把空间切割,重叠,像俄罗斯方块游戏一样消失。
    2)巴拿赫 - 塔斯基 分球怪论:把空间切割,重展,倍增。

    我就说嘛,这些问题就是悖论。
    相当于,小孩都知道的问题,如兔子赛过乌龟。
    数学家非要说,兔子永远超不过乌龟。
    最后,又不得不想各种办法(如把挂谷猜想里的无形针变成管),回到现实。
    何必呢!

  15. japamer
    japamer

    bluebird 写了: 2026年 7月 29日 11:32

    费什么劲?你的思维还停留在小学生时代,停留在远古时代。这些过程看起来费劲,对于计算机来说不到一豪秒就完成了,计算机最擅长完成这种无数次重复性工作。现代人类的工作是找出最佳算法,然后扔给计算机去完成繁重的重复性工作

    你编的程序不一定比我多,处理过的数据一定比我少。

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