中国数学家师徒解决半个世纪难题十杯马天尼问题困扰数学和量子力学交叉领域长达半个

量子位看科技 2025-08-27 20:50:54

中国数学家师徒解决半个世纪难题十杯马天尼问题

困扰数学和量子力学交叉领域长达半个世纪的难题,因为北大、南开数学家的参与,终于是有了较为完美的答案。

这个难题有个非常有趣的名字,叫做“十杯马天尼”(The Ten Martini Problem)。

之所以叫这个名字,是因为数学家马克·卡茨(Mark Kac)在1981年表示,谁能解决这个问题,就请对方喝十杯马天尼。

若是简单来描述,十杯马天尼问题是关于量子系统能谱结构的一个猜想,它断言“几乎Mathieu算子”(Almost Mathieu operators)在所有无理数频率下的能谱是Cantor集。

其中,“几乎Mathieu算子”是位势为余弦函数的特殊薛定谔算子;Cantor集,则是一种分形结构(看起来像“尘埃”,没有区间,只有无限分散的点)。

虽然在2004年至2005年期间,数学家Avila和Jitomirskaya最终给出了完整证明,即“几乎Mathieu算子”的能谱就是Cantor集(Avila后来也因此获得了菲尔兹奖)。

但随着两位中国数学家(北京大学葛灵睿、南开大学尤建功)加入Jitomirskaya的研究,他们进一步推广了这个结论:

不仅仅是“几乎Mathieu算子”,在更大类的“准周期算子”(quasiperiodic operators) 下,也成立类似的十杯马天尼性质,即能谱是Cantor集。

他们的工作不仅为这个经典问题提供了一个前所未有地优雅、统一的证明,更重要的是,将结论从一个高度理想化的模型推广到了更广泛、更接近真实物理系统的场景中。

但要完整了解关于十杯马天尼的故事,我们还需要追溯到1974年。

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