一个困扰物理学家15年的问题,AI用12小时解开了
创始人
2026-03-30 09:49:22
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大家好,我是科学羊!

先说一个你可能没想到的事实。

物理学家研究宇宙最基本的规律,用的工具不是望远镜,不是显微镜,而是——数学公式。

一个公式,可以告诉你两个粒子相撞之后会发生什么。

而现在,AI开始帮物理学家写这些公式了。

先说说这道题在研究什么!

你可能听说过原子、质子、中子

但质子和中子里面还有更小的东西,叫做夸克

夸克不会单独存在,它们总是被一种叫做胶子的粒子紧紧绑在一起。胶子就像是夸克之间的"强力胶水",没有它,质子和中子就会散架,整个物质世界的基础结构也就不存在了。

物理学家想搞清楚的问题是:胶子和胶子相撞,会发生什么?发生的概率是多少?

计算这个概率,需要一套专门的数学工具,可以理解为一种非常复杂的"碰撞计算器"。

教科书里有一个被接受了几十年的结论:某一类特定的胶子碰撞,概率为零——也就是说,这种碰撞理论上不会发生。

哈佛大学理论物理学家Andrew Strominger,15年前就对这个结论产生了疑惑。

他隐约觉得,"概率为零"这个答案可能不够完整——也许在某些非常特殊的条件下,这种碰撞其实是存在的。

但每次试图验算,他都撞上了同一堵墙:计算量太大了。

布鲁克黑文国家实验室用于研究夸克 - 胶子等离子体的高能核碰撞余波。

打个比方:如果只有2个胶子相撞,计算还勉强可以手算。4个胶子,公式就已经很长了。6个胶子,公式展开来有几十项,长到人眼根本看不出任何规律。再往上,复杂程度是爆炸式增长的,人力完全无从下手。

就这样,这个问题被搁置了整整15年。

然后,他们把题目交给AI。

2026年初,来自哈佛、剑桥、普林斯顿高等研究院、范德堡大学和OpenAI的研究团队,决定把这道题交给GPT-5.2试试。

他们的做法是这样的:

第一步,研究人员自己手算了4个、5个、6个胶子碰撞的结果,得到了一堆又长又复杂的公式。

第二步,把这些公式交给GPT-5.2,让它把公式化简。

处理4个胶子,AI用了大约20分钟,把几十项的长公式,压缩成了几行简洁的表达式。5个、6个,也同样做到了。

第三步,研究人员问了一个关键问题:你能猜出,对任意数量的胶子,通用的公式长什么样吗?

AI给出了一个答案。

研究人员反复检查,没有找到任何错误。

Strominger后来说了一句话:"我突然觉得,我的机器从一台机器,变成了一个有生命的东西。"

猜出公式只是第一步,猜对了不算数,还需要证明它是对的。

研究团队把这个公式送入OpenAI内部一个专门用于深度推理的进阶版本,让它尝试给出正式的数学证明。

就像数学考试不只要写答案,还要写解题过程一样。

这个AI推理了整整12个小时

12小时后,它输出了一份完整的数学证明。人类研究者随后用多种方法逐一验证,证明全部通过。

结论是:那个被接受了几十年的"概率为零",并不是完全错误,但它不完整。

在一种非常特殊的条件下——简单来说,就是胶子的运动方向几乎完全平行、排列极其特殊的时候——那种"不应该发生"的碰撞,其实是存在的,而且可以用一个干净漂亮的公式精确描述。

打个比方:教科书说"水在100度会沸腾",这句话没有错,但它没有说清楚"这是在标准大气压下"。到了高原,气压变了,水不到100度就沸腾了。原来的答案不是错的,只是少说了一个条件。AI找到的,就是这个被遗漏的条件。

普林斯顿高等研究院的理论物理学家Nima Arkani-Hamed,自己也对这个问题好奇了15年。

他看完这篇论文之后说:这些AI找到的公式"惊人地简洁",而寻找这种简洁形式的工作,现在看来"已经可以被自动化了"。

另一位物理学家Nathaniel Craig说:这是"清楚达到期刊发表水准的研究"。

论文在2026年2月13日上传到学术预印本平台arXiv,发布后几小时内,就在物理学圈子里引发了广泛讨论。

这里有一个细节值得注意。

猜出公式的,是公开版本的GPT-5.2。但完成12小时数学证明的,是OpenAI内部一个尚未对外发布的进阶版本。这个工具目前只有少数受邀的合作机构才能使用。

这意味着:其他研究者可以验证最终答案是否正确,但没有办法重复AI推导证明的整个过程。

而"任何人都能重复实验",恰恰是科学最核心的要求之一。

这个问题,目前在学界仍有争议。

总之,

这件事不是"AI替代了物理学家"。

Strominger等人花了几个月时间手算基础数据,提出了正确的问题,并完成了最终验证——这些都是人类做的。

AI做的,是在人类看不出规律的复杂性迷雾里,找到了一条出路。

Strominger最后说:AI会"让我们能做更多的事"。

这句话,现在听起来不像预言,更像是一份工作总结。

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