困扰数学界160年的黎曼猜想,为什么会被一个AI模型先啃下最关键的准版本?
数学界有一千多篇重量级论文,开头都挂着同一句免责声明:假设黎曼猜想成立。 这在数学里叫条件定理。 意思是推导再精妙、结构再宏伟,只要黎曼猜想一天没被证明,这上千栋大厦的地基就一直是悬空的。 这道坎卡了人类整整 160 多年。
结果这几天,整个数学界被 OpenAI 扔出来的一篇 199 页论文震动了。 AI 并没有彻底解开完整的黎曼猜想,但它把准黎曼猜想给证出来了。 听起来只多了一个字? 纽约大学数论学者拉齐维乌看完后说了句话:数学界原本需要黎曼猜想才能成立的推论,绝大部分已经被这个准版本直接解锁了。
黎曼猜想为什么会让一代又一代天才头疼? 1859 年,德国数学家黎曼在琢磨素数规律的时候,提出了黎曼 zeta 函数。 素数在数轴上漫天乱飞,看起来毫无规律。 但黎曼敏锐地发现,素数的分布节拍,跟这个函数非平凡零点的位置死死绑在一起。 如果这些非平凡零点全部落在实部等于二分之一的那条直线上,素数的误差就能被压缩到极小的范围。 为了这条临界线,全世界最顶尖的大脑前赴后继扑上去 160 多年。 后来的超级计算机算了几十万亿个零点,每一个都在二分之一那条线上。 但这不叫证明。 哪怕你验证了 10 万亿个,只要第 10 万亿零一个零点稍微往旁边歪了一毫米,整个猜想就彻底崩塌。 数学容不下任何侥幸,它要的是逻辑上的绝对闭环。
人类数学家在正面战场碰得头破血流,后来退了一步,提出了准黎曼猜想。 什么意思呢? 既然把所有零点死死钉在二分之一那条线上太难,能不能先给它们划个牢笼? 也就是证明在零到一这个区间里,存在一个无零点区。 比如,零点绝不会游荡到八分之一左边,也绝不会游荡到八分之七右边。 这就像在空旷的操场上抓嫌疑人。 哪怕我们暂时没法把他固定在二分之一号那把特定的椅子上,只要能百分之百确定他被锁在八分之一到八分之七这间屋子里,外面的整座城市就安全了。 下游成千上万依赖黎曼猜想的数学大厦,地基瞬间就能落在实处。 哪怕只是这个后退一步的准版本,人类数学家卡了几十年,依然没人能推过去。
结果 OpenAI 的模型是怎么跨过这条鸿沟的? 很多人第一反应,AI 是不是造出了一套人类看不懂的外星数学? 完全没有。 普林斯顿高等研究院的数学泰斗萨纳克几十年前就给过一条路线:单靠孤立研究黎曼函数本身走不通,必须把它放进一整个函数家族里,利用庞大的对称性去合围。 但具体怎么合围,人类一直找不到那把合适的钥匙。 佐治亚理工学院的邓恩,长年研究一种极其冷门深奥的工具,叫亚辛形式。 2021 年,邓恩和拉齐维乌合作发表过一组前沿公式。 这些工具各自静静躺在文献堆里,彼此隔着高耸的专业壁垒,没有一个人类学者把它们跨领域焊接到一起。 AI 做到的,恰恰是人类学者很难完成的跨领域综合。 它捡起了萨纳克构想的函数家族合围框架,调用了邓恩深耕的亚辛形式,再把 2021 年那组公式无缝对齐,硬生生把断了数十年的逻辑链条打通了。 佐治亚理工的邓恩拆解论文后感慨,这完全是用大家熟悉的工具完成了一次惊人的综合。 斯坦福大学数学家利希特曼评价说:这是迄今为止 AI 在数学领域最重大的突破,而且优势非常明显。
有人可能会问,大模型不是经常一本正经地胡说八道吗? 199 页充满复杂符号的推导,万一中间藏着幻觉怎么办? 这次 OpenAI 拿出了双保险。 他们用形式化数学证明软件 Lean,对这篇 199 页论文的核心推导做了全程代码验证。 Lean 这个软件极其死板冷酷。 它不看你的文字有多华丽,只按最底层的数理公理,一行一行编译代码。 推导过程中只要出现半点逻辑跳步、偷换概念或者符号不匹配,整个程序就会立刻报错停机。 这篇论文在 Lean 里顺利跑通了。 也就是说,它在纯逻辑层面上是不可能存在推导漏洞的。 消息一出来,陶哲轩、萨纳克、本·格林等顶尖数学家立刻开始跟进,合力对机器生成的推导做重写、拆解与人类可读性简化。
这才是整件事最有意思的地方。 原始的 199 页机器论文,在人类数学家看来行文极其生硬、繁琐,充斥着冷冰冰的暴力推演。 它没有人类论文那种优雅的直觉阐释。 但它干成了一件人类此前做不到的事:把散落在各个专门领域里的高深工具,不知疲倦地搬到同一张图纸上,严丝合缝地拼接成了一张过关的通行证。 数学家没有被取代,但解题的游戏规则已经彻底变了。 以前是天才坐在书桌前苦思冥想几十年,等灵光乍现的那一瞬。 现在,一个装下了全部人类数学文献、能毫厘不差做长链条逻辑推演的机器,正站在门外等待人类给它分配下一个百年未决的目标。
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