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【新智元導讀】數學圈大震蕩！OpenAI的全新推理模型，剛把埃爾德什80年幾何猜想給破解了，用的居然是數論核武器！菲爾茲獎得主驚呼：數學家們，你們得坐穩了。這是在向全人類宣告：AI，已經正式跨入了科學研究的無人區。

又一個AI劃時代的時刻?。。?/p>

5月21日凌晨3點04分，菲爾茲獎得主、當代數學巨擘Timothy Gowers在X上發布了一條簡短卻近乎驚悚的推文。

短短數小時內，這條動態便斬獲了超過120萬次的瀏覽量，在整個國際學術界引發了一場十級大地震。

就在今天，OpenAI正式官宣了這項載入史冊的科學突破：

在沒有任何人類數學專家干預的前提下，內部的全新一代的通用推理模型，自主攻克并徹底推翻了離散幾何學中沉睡了近80年的核心猜想——埃爾德什（Erd?s）單位距離問題。

這是人類歷史上第一次，AI獨立、自主地解決了一個處于數學核心領域、讓無數頂尖數學家折戟沉沙的重大開放性難題。

菲爾茲獎得主Tim Gowers罕見喊話：

如果你是一位數學家，那么在繼續閱讀之前，你可能需要確保自己已經坐穩了。

頂級數論學家Arul Shankar震撼發聲：

在我看來，這個成果表明當前的AI模型已經超越了人類數學家的助手角色——它們開始具備原創的、精妙的、極具智慧的獨立思想，并且有能力將其付諸實現。

這場風暴不僅讓數學家們感到坐立難安，更向全人類宣告：AI，已經正式跨入了科學研究的無人區。

極其簡單的謎題，與阻擋人類80年的高墻

要理解這項突破有多么不可思議，我們必須先回到1946年。

那一年，20世紀最偉大的傳奇數學家之一保羅·埃爾德什（Paul Erd?s）提出了一個幾何問題：

如果在二維平面上任意畫下n個點，那么在這張圖里，兩點之間距離剛好等于1的點對，最多能有多少對？

這是連小學生都能聽懂，卻讓后續所有數學家抓狂的問題。

數學家們將最大可能的單位距離點對數量記為u(n)。

這個問題看似像個簡單的拼圖游戲。如果你只有n個點，想讓單位距離最多，你會怎么擺？

擺成一條直線？那么只有相鄰的兩點距離為1，你只能得到n-1對。

擺成一個正方形網格？每一格的邊長都是1。經過簡單的計算，你可以得到大約2n對。

直覺告訴我們，越是對稱、越是整齊的結構，包含的單位距離就越多。

因此，在過去的幾十年里，全世界最聰明的數學家們達成了根深蒂固的共識：

要讓單位距離數量最大化，最好的擺法本質上就是類似于「方格網格」的結構。

基于這種共識，在1946年，埃爾德什提出了著名的猜想（Erd?s Conjecture）：他認為u(n)的上限是,（其中o(1)是一個隨著n趨于無窮大而趨于0的項）。

用大白話來說就是：無論你怎么精妙地排布這些點，單位距離點對的增長速度，也只能比線性（n的一次方）稍微快那么一點點，絕對無法實現質的突破。

這是埃爾德什最愛的數學問題之一，曾多次公開提及此問題。

為了激勵后人，埃爾德什還專門為解決這個問題設立了現金獎勵。

然而，在接下來的80年里，這道大題成了離散幾何領域無法逾越的高墻。

這個問題的下界（最好情況），情況是這樣的：自1946年埃爾德什用縮放的正方形網格給出
的結果后，整整80年，人類數學家在這個基礎上面對下界的提升寸步未行。

關于上界（理論極限的證明），情況如下：1984年，斯賓塞（Spencer）、塞梅雷迪（Szemerédi）和特羅特（Trotter）證明了上界為O(n^{4/3})。

此后，哪怕后世的無數天才（包括陶哲軒等人在內）在相關結構上做了諸多微調，這個上界依然像鐵律一樣無法被打破。

所有人都以為，正方形網格就是大自然的極限了。

然而，OpenAI的這個神秘模型出手了！

完整提示詞

顛覆認知：AI找到了「不存在的結構」

讓人震驚的是，它不僅證明了猜想，更直接推翻了猜想。

它在平面上創造出了一種人類數學家從未想象過的、全新的點陣構型家族。

這個構型直接打破了「網格神話」，實現了多項式級別的超越！

根據OpenAI披露的數據：在n個點的平面上，AI構建的構型讓單位距離點對的數量達到了驚人的（其中是一個固定的正常數，大于0）。

證明鏈接：https://cdn.openai.com/pdf/74c24085-19b0-4534-9c90-465b8e29ad73/unit-distance-proof.pdf

這意味著單位距離的數量實現了指數級的躍升，徹底打破了埃爾德什當年預測的上限！

隨后，普林斯頓大學數學教授Will Sawin對AI的證明進行了連夜的精細化推導，進一步確認了這個可以明確取到0.014。

顯然，完爆！

近80年來，無數代離散幾何學家在這座數學大廈里敲敲打打，堅信屋頂就在頭頂上方。

而現在，AI直接在墻壁上開辟了一扇暗門，告訴人類：外面還有一片此前從未被看見過的全新大陸。

震撼數學界

它用高維數論，降維打擊了幾何學

如果說AI只是通過窮舉法或暴力計算找了幾個特例，數學家們還不至于如此破防。

真正讓整個學術界倒吸一口涼氣、感到極度不安的，是這個證明的極高品味和創造力。

離散幾何問題，通常需要用幾何或者組合數學的工具來解決。

但OpenAI的模型在思考這個初等幾何問題時，突然打通了數學宇宙中一條隱秘通道——它從遙遠的「代數數論」中借來了重武器。

當初，埃爾德什構建網格時，利用了「高斯整數」（形如a+bi的復數，其中a和b是整數）。高斯整數就像是普通整數在復平面上的延伸，具備唯一分解定理等優良性質。

而AI展現出了令人驚嘆的洞察力，它沒有被高斯整數限制住，而是將這個幾何構想推向了一個人類完全沒敢想的極端——

首先，它構建了極其復雜的代數數域拓展。

它引入了具備更豐富、更高維對稱性的代數數域。在這些高維對稱空間里，能夠產生遠比人類已知網格多得多的「單位長度差」。

其次，它駕馭了頂級的數論工具。

為了證明它所設想的這種復雜數域在數學上確實存在，在長鏈條推理中，AI極其熟練地調用了「無限階級域塔」（Infinite Class Field Towers）和「高羅德-沙法列維奇理論」（Golod–Shafarevich Theory）。

這些工具是代數數論皇冠上的明珠，即便是專門研究數論的人類專家，想要將它們天衣無縫地組合在一起也需要耗費數年心血。

然而，一個通用推理模型，卻在解決一個幾何問題時，自發地將這兩者結合，完成了驚人的跨界降維打擊！

普林斯頓大學的組合數學泰斗Noga Alon表示，親眼看到這個內測模型給出解答時，他被這種優雅且聰明的手法深深震撼了。

英國皇家學會院士、菲爾茲獎得主Thomas Bloom也在配套論文中寫道：

當評估AI生成的某個證明的重要性時，我會問自己：它有沒有教會我們關于這個問題的新知識？我們對離散幾何的理解加深了嗎？

答案是一個毫無疑問的「是的」。

它向我們展示了，數論結構在解決這類幾何問題上，擁有遠比我們想象的要深邃得多的發言權。

不是偏科戰神，而是通才

更驚人的是，OpenAI特別強調了一點：「這個證明來自一個全新的通用推理模型，而不是一個專門為了解決數學問題或特定猜想而構建的定制系統。

在過去，AI解決數學問題往往依賴人類精心設計搜索框架，或者在特定領域（如自動定理證明Lean語言）內進行局限的試錯。

但這一次，AI是在一個前所未有的廣闊空間里，展現出了真正的長鏈條、高內聚推理能力。

數學是全人類邏輯思維最嚴苛的試金石：

定義不允許有半點含糊。

每一個中間步驟都可以被嚴格驗證。

長達數十頁的論證，只要中間有一處邏輯斷裂，整個證明就會瞬間崩塌。

AI成功了！

它像一個冷靜的、經驗極其豐富的棋手，在人類甚至無法覺察的知識圖譜中，完美地把控住了數萬步的邏輯鏈條，沒有出現一次致命幻覺。

這種在宏觀上跨越數論與幾何、在微觀上絲絲入扣的推理能力，正是AGI最核心的圣杯。

科學研究的范式轉換：人類數學家下崗了嗎？

所以，人類學者會淪為旁觀者嗎？

恰恰相反。這次突破，恰恰體現了人類的重要性。

在AI生成原始證明后，人類頂尖數學家團隊迅速介入。

他們不僅驗證了證明的正確性，還在短時間內寫出論文，普林斯頓的威爾·薩溫教授更是敏銳提煉出了\delta = 0.014的精確值。

AI是一個探險家，踩出一條路，帶回寶石。人類科學家則憑借直覺，將寶石擦亮。

正如英國數學家Thomas Bloom的贊嘆：

知識的疆界從來不是平坦的，而是充滿了尖銳的峭壁。

AI正在幫助我們更全面地探索我們幾個世紀以來建立的數學大教堂；在這些宏偉的穹頂之下，還有多少未被看見的奇跡，正在側翼等待著被喚醒？

而這股風暴，也將席卷數學之外的整個世界。

在博客最后，OpenAI指出一個宏大圖景。

如果一個模型能夠保持極其復雜的論證前后一致，能夠將相距萬里的知識領域融會貫通，并且其產出的成果能夠通過最挑剔的人類專家的審視——那么，這樣的能力將同樣適用于生物學、物理學、材料科學、工程學和現代醫學。

AI已觸及科學研究中最具核心創造力的部分。人類的洞察力、審美，從未如此放大。

而這個世界的劇變，才剛剛開始。

參考資料：

https://openai.com/index/model-disproves-discrete-geometry-conjecture/

https://cdn.openai.com/pdf/74c24085-19b0-4534-9c90-465b8e29ad73/unit-distance-proof.pdf

https://cdn.openai.com/pdf/74c24085-19b0-4534-9c90-465b8e29ad73/unit-distance-remarks.pdf

編輯：Aeneas KingHZ