最近,一群高中生在数学领域展现了非凡的才能。量子杂志报道了由Niko Voth、Joshua Broden和Noah Nazareth组成的三人团队,在多伦多大学数学家Malors Espinosa的指导下,证明了一条关于扭结和分形的新定理。
2021年秋天,当时还是多伦多大学数学研究生的Malors开始设计一个特殊的数学问题。多年来,他一直在为当地高中生举办暑期讲习班,教授他们数学研究的基本思想,并展示如何写证明。他希望找到一个适合高中生的问题,既能激发他们的兴趣,又能让他们体验到解决实际问题的过程。
Malors在阅读一本关于混沌的教科书时找到了这样的问题。书中提到一种名为门格海绵的分形结构,它通过从立方体中移除越来越小的立方体来构建。自卡尔·门格尔在近一个世纪前提出以来,门格海绵因其独特的性质吸引了许多数学爱好者。经过无数次迭代后,其体积会缩小到零,而表面积则变得无限大。
Malors意识到,虽然门格已经证明可以在海绵中找到圆,但并没有证明所有同胚扭结都可以找到。于是,他提出了一个新的问题:是否可以在海绵中找到每个扭结。这个问题激发了年轻学生们的兴趣,他们在Malors的研讨会上学习了扭结理论,并对这个问题产生了浓厚的兴趣。
经过几个月与Malors的Zoom会议讨论,三名高中生最终证明了所有扭结确实可以在门格海绵中找到。此外,他们还发现另一种相关的分形也可能存在同样的情况。北卡罗来纳州立大学拓扑学家Radmila Sazdanovic表示,这是一个巧妙的方法,重新审视了一个百年历史的定理,并提出了一个新颖的问题。