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科学家花了400多年去研究,框里最多能装几个橘子?

哔哩哔哩  · 公众号  · 二次元  · 2017-03-17 21:05

正文

UP主:薛定饿了么

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吃货们花了几千年研究橘子怎么吃,而数学家用几百年去证明一个数学难题。


水果商的框里面最多能装多少橘子?呵呵,这个问题看起来很容易?但科学家们花了400多年,直到2015年这个问题才被解决。



这事最早可以追溯到17世纪初,当时物理学家开普勒充满自信,指着水果摊说:

 

呃,这么摆就是最有效的…吧?



开普勒猜对了,但是数学家们就是没法证明为什么?世界上最痛苦的事情也差不多是这样了。想要找出最优解,就得和无穷无尽的排列方式做比较,这几乎是不可能的。



然后就有人想,我们试着往框里仍球看看有什么结果?最后我们得到了小球在框里的平均密度,大概是65%,也就是说最优解肯定比65%大。



100年前~

 

17世纪末,牛顿也发现了这个问题,有一天他坐在橘子树下(苹果:喵喵喵?),突然一个橘子掉下来,正好稳稳落在了他脑袋上,与他脑袋产生了一个亲密接触。于是他灵光一现,想到了一个简化版的开普勒问题。



在一堆等大的小球中,某个小球最多能和几个小球接触?然后牛顿从树上摘下几个橘子下来,摆弄一番,又自信地说:

 

呃,应该是12个…吧!



在一堆等大的小球中,某个小球最多能和几个小球接触?然后牛顿从树上摘下几个橘子下来,摆弄一番,又自信地说:

 

呃,应该是12个…吧!



解决不了,那就降维攻击!


无奈之下,数学家们采取“降维攻击”,将开普勒问题进一步简化。

 

在二维平面上如何摆放等大的圆环,才能使圆环的密度最大?你看,这个模型够简单了吧?


吓得数学家使出了二相箔攻击!


放眼望去“六边形”的排列显然密度最大,但仍然没人能给出证明。功夫不负有心人,20世纪以后,数学家们开始发威了!


1940年,匈牙利数学家 !@#$%^&* 拉兹洛·费耶·托斯(总之不会念)成功证明在二维欧几里得平面中,“六边形”排列是最优解。



1953年科特·舒特和范·德·瓦尔登成功证明三维牛顿数是12。



2015年黑尔斯等人共同发表了“开普勒猜想的形式化证明”。



至此,这个横跨400年的数学难题,终于在众多数学家的接力中解决了。虽然可喜可贺,但是在某次记者采访中,一位杂货店老板忿儿忿儿地说,研究这玩意儿有什么用吗?我跟你说这简直就是XX!是浪费纳税人的钱!



20世纪60年代,一位叫戈登·朗的工程师意识到,在通信过程中,信号可以被当作一个个包含信息的“小球”。为了使发送的信息量达到最大化,这些“小球”必须被尽可能紧密地排列起来。



10年后,戈登·朗利用8维“开普勒猜想”的解法,研制出了新的调制解调器,不仅大大提高了信息传播的效率,还促进了互联网的发展!



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