1973年,匈牙利数学家László Fejes Tóth在《Exploring a planet》一文中提出了区域猜想(Zone Conjecture)。该猜想描述了如果一个单位球面被几个区域完全覆盖,它们的宽度(ω)总和至少为π。
44年过去了,以色列理工学院(Technion)的数学家Zilin Jiang和莫斯科物理技术学院(MIPT)的Alexandr Polyanskii终于证明了Fejes Tóth的猜想,其结果发表于GAFA数学杂志。他们的证明对于离散几何非常重要。
离散几何学研究的是点、线、圆、多边形和其他几何对象的组合性质。例如它会思考在一个球的周围,最多有多少个相同尺寸的球能被摆放在它周围?或者,在一个平面上,如何以最密集的方式排列相同大小的圆?又或者在一个收纳空间中,如何放置最多数量的球?这类问题都需通过离散几何来解答。事实上,此类问题的解决方案具有很大的实际应用价值。
László Fejes Tóth的区域猜想与离散几何中的一些其他问题也密切相关,这些问题已在20世纪就被解决,涉及到用条带覆盖表面。其中第一个就是所谓的木板问题(Plank Problem),涉及到用平行线组成的条带覆盖住圆盘。Alfred Tarski和Henryk Moese用一个简洁的方式证明了用来覆盖圆面的条带(或木板)的宽度的和至少等于圆的直径。
Zilin Jiang和Alexandr Polyanskii处理的问题有些不同,它涉及到的是关于用具有特殊构造的区域来覆盖一个单位球体。具体而言,每个区域都是球体与一个特定的三维板条的交叉,其中板条是包含在相对于球体的中心对称的两个平行平面之间的空间区域。Jiang和Polyanskii成功展示了在三维空间中形成一组特别的点集,使得至少一个点不在木板覆盖的构成区域内是可能的。
这个问题在n维空间中得到了解决,但Jiang和Polyanskii表示,这与三维空间的情况并没有什么不同。