一根针与一盒气体TWO CENTURY-OLD PROBLEMS
可交互三维演示

一根针,
一盒气体

两个都悬了一百年出头的问题,都在 2025 年被解决,也都是那种“听得懂问题、想不到答案”的类型。
与其读公式,不如把它们摆出来转一转。

一根针

KAKEYA · 1917
三维挂谷猜想

把一根针在空间里转过所有方向,最少需要多大地方?答案很反直觉:体积可以要多小有多小——可它的“维数”却必须是满满的 3。

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一盒气体

HILBERT VI · 1900
希尔伯特第六问题

一堆小球只服从牛顿定律,而牛顿定律不分过去未来。那时间的方向是从哪冒出来的?从粒子到流体方程的推导,缺了 125 年。

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两个问题的一百年

一个问的是“一根针最少能扫过多大地方”,一个问的是“一堆小球为什么会有时间方向”。它们看起来毫无关系,却都在提出一个多世纪之后、几乎同时被解决——并因此获得了 2026 年的菲尔兹奖。

Hong Wang & Joshua Zahl

三维挂谷集猜想 · 2025.02 · arXiv:2502.17655

2022 年两人先攻下“黏性挂谷集”这一最难的特殊情形——这类集合具有近似的多尺度自相似性,正是 1999 年 Katz–Łaba–Tao 工作里的关键概念。2025 年 2 月,他们用一篇 127 页的论文给出完整证明:ℝ³ 中任何挂谷集的豪斯多夫维数与闵可夫斯基维数都等于 3。Nets Katz 评价说,这是“百年一遇”的成果。

王虹 1991 年生,MIT 博士(导师 Larry Guth),现为 IHES 终身教授与 NYU 柯朗所教授;Zahl 任教于英属哥伦比亚大学。

Yu Deng, Zaher Hani & Xiao Ma

希尔伯特第六问题 · 2024.08 / 2025.03 · arXiv:2408.07818, 2503.01800

1975 年 Lanford 证明硬球系统会收敛到玻尔兹曼方程,但只在约 1/5 个平均自由时间内成立——粒子平均还没来得及碰上一次。此后 50 年这个限制纹丝不动,难点在于碰撞会制造粒子间的关联,而玻尔兹曼方程假定它们始终独立。

三人通过对碰撞历史做累积量展开与重整化,把关联项完全控制住,把收敛推广到任意长时间,并接力推出欧拉方程与纳维–斯托克斯–傅里叶方程,打通了牛顿力学 → 动理学 → 流体力学的完整链条。

1900

希尔伯特提出 23 个问题

其中第六问题要求:把物理学公理化,特别是从原子的力学出发,严格推导出连续介质(流体)的方程。

1917

挂谷宗一提出“转针问题”

一根单位长的针要在平面内转过 180°,扫过的面积最小是多少?两年后 Besicovitch 给出了惊人的答案:可以任意小。

1975

Lanford 的短时间推导

Lanford 证明硬球系统在极短时间内(约一个平均自由时间的 1/5)收敛到玻尔兹曼方程。此后 50 年,时间限制无法突破。

1971

Davies 解决二维挂谷猜想

平面上的挂谷集必定有满维数 2。三维情形从此成为这个领域最硬的骨头之一。

1999

Katz–Łaba–Tao 引入“黏性”

他们发现最难对付的是那些具有近似多尺度自相似性的挂谷集,并把它们命名为“黏性”的。这个概念成了 26 年后破局的关键。

2025.02

Wang & Zahl 解决三维挂谷猜想

127 页论文证明:ℝ³ 中任何挂谷集的豪斯多夫维数与闵可夫斯基维数都等于 3。

2025.03

Deng–Hani–Ma 攻克希尔伯特第六问题的核心

把 Lanford 的“极短时间”推广到任意长时间,并接力推导出欧拉方程与纳维–斯托克斯–傅里叶方程。

2026.07

ICM 费城:四枚菲尔兹奖

Hong Wang(调和分析与几何测度论)、Yu Deng(偏微分方程)、John Pardon(辛几何)、Jacob Tsimerman(o-极小技巧与算术几何)。

L O A D I N G