张益唐耗费数十年钻研的Siegel零点问题,如今被成功破解!
一个困扰数论领域近一个世纪的难题,现在被压缩成了一份仅5页的证明。
2007年和2022年,张益唐曾两次发表论文尝试攻克,最后那篇长达111页,也仅得到一个弱化版本。
最近,牛津数学家Ben Green发布了一份排除Siegel零点的证明,在数学界引起轰动。
这份5页的证明,竟源自Green与ChatGPT 6 Astra的一次“vibemathing”,即与AI边聊天边完成证明,事后他只是亲手重写了论证。
在论文首页,他写道:“本文不主张任何人类原创性。”
论文地址:https://hexagonmath.org/pdf/2610.00311v1
这位Green并非等闲之辈。
他曾与陶哲轩合作,证明了“素数里藏着任意长的等差数列”。
10月6日,OpenAI一个未命名的内部模型率先攻克了这一难题。
随后,数学家们与AI接力,仅用12天便将证明精简至5页。
近百年来,从Siegel到张益唐,一代代数学家在此题前止步。这次,AI率先突破,人类数学家紧随其后。
数学,从此不再是人类独自攀登的高峰。
OpenAI引爆接力,数学大佬争相“压页数”
10月6日,OpenAI公开了700多篇数学手稿,其中夹着一篇很薄的论文《一致排除Landau–Siegel零点》,正文仅8页。
论文地址:https://github.com/openai/math
仅5天后,密苏里大学数学家William Banks接棒。
他将论证详细展开,写成19页的详尽版,并将原证明中仅知“存在”的常数计算为具体数值:0.003。
论文地址:https://arxiv.org/abs/2610.15483
又过4天,澳大利亚新南威尔士大学堪培拉分校的Bryce Kerr将证明缩减至6页。
他用“鸽巢原理”替换了原证明中最繁琐的插值和行列式推导,并明确在致谢中说明ChatGPT参与了推导和写作。
论文地址:https://arxiv.org/abs/2610.21099
10月18日,斯坦福大学数学家Jared Lichtman转发Kerr的论文,称其“也许就是那本书里的证明”。
传奇数学家Erdős曾说,上帝有一本书,记录着每个定理最完美的证明。
Lichtman将此比作1954年班尼斯特首次跑进4分钟一英里。
5页纸,赶走百年幽灵
数学家研究素数分布时,依赖一类称为L函数的工具。其零点离1越远,素数分布越均匀,但某些L函数可能隐藏着一个紧贴1的实数零点。
这就是Siegel零点,它像一个幽灵,无人见过,也无人能证明其不存在。
近百年来,许多关于素数分布的定理都需加上“除非存在Siegel零点”的前提。
2022年,张益唐的论文给出的界限,距离彻底排除幽灵仍有差距。
而OpenAI这次证明了这种紧贴1的零点根本不存在。
这意味着所有零点与1之间都至少有一段距离,幽灵无处藏身。
这虽非黎曼猜想,但对经典解析数论研究者而言,这个幽灵已困扰数代人。
Green的5页证明采用反证法:假设幽灵存在,便能推导出一个不可能存在的整数。
若幽灵存在,绝大多数小素数会被迫站到同一边。Green利用这些素数构造一个巨大的正整数det G,其大小有一个上限。
关键步骤如同镜像操作:对这些素数取p次方,√d变为−√d,det G因此被它们层层整除,至少会越来越大。
一边是上限,一边是不断升高的下限。下限撞穿上限,矛盾出现,幽灵消失。
相比OpenAI原版,Green全程只在一个更小的数域中操作,行列式也直接写成显式公式。
课题被AI抢先,他亲手写下这5页
这次冲击直接影响了Green本人。6月,他刚获得欧洲研究理事会的高级资助,4个月后,约四分之三的研究目标已被AI攻克。
他在数学社区Proofs and Prompts的集体征文中写道:没料到部分成果会有如此大的量级,这让我震惊极了。
课题被AI抢走大半,Green的反应却出人意料:想法一点也不缺。某种程度上,正因为量级太大,压力反而没了。
陶哲轩则没那么洒脱,他痛心的是这些AI证明背后无人能回答问题、做报告、带学生,无法参与后续发展。
不到两周,后续发展确实来了,但AI依然在场。Kerr的致谢中写着ChatGPT,Green更是在首页声明不主张任何人类原创性。
接过这份证明的人类数学家,工作变成了读懂、改写AI的证明,再讲给更多人听。
一位证明过格林-陶定理的顶级数学家,成了AI证明的重写者。放在一年前,没人敢想这个画面。
攻克世纪难题,只用了12天
10月20日,Banks将赴德国波恩的马普数学所做两场报告,详细讲解这份证明。
这道从1935年悬至今日的难题,就这样从AI的手稿走进了数学家的课堂。
伦敦玛丽女王大学数学教授Abhishek Saha看过几版证明后表示,研究经典解析数论的人在这道题上卡了很多年,都觉得它难得离谱。
结果,它需要的就只是这些!
他忍不住想,还有多少解析数论的猜想,也能被这样短短几页纸拿下。
以前,这种事只能等某个天才灵光一闪。现在,AI先把路蹚出来,数学家再与AI一起把路修短、修直,后面的人就能跟上。
以前最难的是找到证明,现在难的是读懂它。就连这一步,AI也在帮人类提速。
下一道百年难题倒下时,数学家们已经知道该怎么接棒了。
参考资料: https://x.com/ObhishekSaha/status/2111862745813455229 https://x.com/thomasfbloom/status/2111718523378499586 本文来自微信公众号“新智元”,作者:ASI启示录,36氪经授权发布。
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