《自然》:AI闯入科学圣殿:人工智能如何重塑数学和物理学的发现

你敢信吗?困扰数学界整整80年的“单位距离猜想”,居然被AI在没人监督的情况下给解决了!2026年5月,这个消息在数学圈炸了锅——提出这个猜想的埃尔德什可是20世纪最牛的数学家之一,多少顶尖学者熬白了头都没摸到门道,结果OpenAI的一个大语言模型,不仅独立推翻了它,还附带了Lean工具的完整校验,意味着这不是瞎蒙的答案,是能被严格审查的真成果!


这件事简直就是AI和数学关系的活教材:它既能干出人类干不了的事,又有自己迈不过去的坎。

过去两年,AI在数学和物理领域的进展,真的超出了很多人的想象。谷歌DeepMind的AlphaEvolve,把Gemini的生成能力和自动化评估结合,用“进化搜索”反复试错,居然在67个公开难题里找到了人类已知的最优解,甚至还优化了矩阵乘法算法——这可是物理模拟、数据科学、AI训练本身都离不开的基础算法啊!还有Harmonic公司的Aristotle系统,解决了好几个埃尔德什提出的难题,那些题看着简单,证明起来比登天还难。初创公司Axiom Math也说,他们的工具已经给一些没人解决的研究级问题给出了答案。

但你知道吗?这些成就背后藏着一个容易被忽略的真相:AI目前最擅长的,是在已有的知识框架里高速搜索和找模式,而不是凭空造一个全新的概念框架。

就像爱因斯坦发现狭义相对论,不是靠搜索现有的知识,而是他察觉到经典力学和麦克斯韦方程组之间有个大矛盾——这种“哪里不对劲”的直觉,还有重新定义问题的胆量,现在没有任何AI能做到。数学家陶哲轩用Lean4检查自己论文时,发现了一个细微的逻辑漏洞,那个步骤看起来天衣无缝,其实缺了严格支撑。这说明AI现在最靠谱的用途,不是替代人类创造,而是当个不知疲倦的“严格审查员”,帮你揪出那些藏在细节里的坑。

AI的局限:为什么它成不了爱因斯坦?

很多人可能会问,既然AI能解这么难的题,那是不是早晚能取代数学家?其实不然。AI的强项是处理已知范围内的问题,但最顶尖的数学突破,需要的是跳出框架的创造力。

比如爱因斯坦,他不是在已有的理论里找答案,而是质疑了整个经典力学的基础,提出了全新的时空观。这种能力,是AI目前完全不具备的——它没有“直觉”,也不会“质疑”,只能在人类给它的框架里打转。陶哲轩的例子也证明了,AI能帮你检查错误,但提出新问题、新方向的,还是得靠人。

未来数学:人和AI如何组队搞大事?

现在,顶尖的研究团队已经在探索人机协作的新模式了。伦敦数学科学研究所、帝国理工学院的团队,正在研究怎么让人和AI更好地配合。


图片来源:Roman Rybiansky/伦敦数学科学研究所

在提出猜想这个环节,AI已经表现出了价值。2021年,AI把一个关于数学“纽结”的模糊假设,变成了一个清晰、可证明的命题,然后人类数学家完成了证明。2022年,研究人员用AI分析椭圆曲线数据,发现了一种之前没人注意到的规律——数据点不是乱分布的,而是像椋鸟群舞一样形成波状带,这在数论领域引起了大讨论。这里的逻辑很清晰:AI负责在海量数据里找人类看不到的模式,人类负责判断这个模式值不值得研究,以及怎么把它变成严谨的数学陈述。

还有“形式化”这个环节,AI也在发力。把直觉性的证明转化为计算机能验证的形式,本来是个超耗时的活,但这个过程能暴露很多隐藏的漏洞。哥德堡查尔姆斯理工大学的研究者,用大语言模型半自动化拓扑学定理的形式化;帝国理工的Xena项目,让大学生把本科数学课程的证明数字化,给未来AI训练积累高质量的语料。

但这里有个风险:数学家不能过早相信AI的答案,放弃批判性思考。研究人员发现,AI生成的猜想里,很多是无关紧要的、已知的,甚至是错误的,必须靠人类专家筛选和判断。

未来最可能的模式,应该是一个AI生态系统:生成器提候选方案,反驳者找反例,验证器做形式化检查,而人类数学家当总指挥——决定哪个方向值得推进,哪个结果值得信赖。

AI不是对手,是数学家的“超级望远镜”

最后想说,AI不会取代数学家,就像望远镜没有取代天文学家一样。望远镜让天文学家看得更远,AI则让数学家能处理更复杂的数据,发现更多隐藏的规律,还能帮他们检查错误,节省时间。

其实,AI和人类数学家的关系,更像是搭档:AI做它擅长的事,人类做人类擅长的事,一起推动数学向前走。

你觉得未来AI会帮人类解决更多像“单位距离猜想”这样的难题吗?或者说,最核心的数学创造力,永远只能属于人类?欢迎在评论区聊聊你的看法——毕竟,数学的未来,可能就藏在我们的讨论里!

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更新时间:2026-06-13

标签:科技   人工智能   物理学   自然   数学   发现   科学   人类   数学家   爱因斯坦   未来   框架   望远镜   答案   模式   数据

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