7 月 19 日晚,全球目光聚在世界盃決賽。同一個週末,任職 Anthropic 的研究員 Levent Alpöge 在 X 發文,宣布 Claude Fable 找到了雅可比猜想的反例。貼文累積超過兩千萬次瀏覽,而數學社群的反應不是爭論,是連夜驗證:帝國理工學院 Xena 計畫的 Kevin Buzzard 隔天早上醒來,反例已在 Lean 定理證明器裡完成機器檢驗。
雅可比猜想源於 Jacobi 的行列式研究,1939 年由 Keller 形式化:多項式映射若 Jacobian 行列式是非零常數,它是否必然可逆。一維顯然成立,二維至今未解,這次的反例直接否定三維以上的一般版本——陶哲軒補充,它解決的是 Smale 問題清單第 16 題的廣義形式。
反例長什麼樣
據陶哲軒 7 月 21 日的文章,這是複三維空間上一個明寫出來的七次多項式映射:Jacobian 行列式處處等於 −2,卻把三個不同點映到同一點,因此不可逆。Tao 的幾何「消化」從「線性齊次式乘二次齊次式得三次式」的乘法映射出發——它 generically 是三對一——用結式正規化縮放對稱後得到局部單射(étale),再切到一個三維仿射超平面切片;當對應的三階微分算子恰好有兩個重根,切片多項式同構於仿射空間,反例成形。Tao 形容這構造像一場不太可能的「大規模抵銷」,暴力搜尋很難撞見。
從社群媒體到 Lean:48 小時的驗證
反例的命運不在貼文,而在驗證。Tao 說驗證只是簡短計算,具備中學以上數學能力就能檢查;Paul Lezeau 手動形式化命題,送出 PR 到 DeepMind 的 Formal Conjectures repo。陶哲軒貼文消化構造,並揭露自己也用 AI 聊天機器人反覆確認計算;他與 ChatGPT 討論此反例的對話紀錄後來被公開分享,被轉貼到 Hacker News。結果目前仍標記為「待同儕審查」,但關鍵在於它機器可驗證,社群可以邊審邊用。
數學家的兩種情緒:興奮與不安
Buzzard 在 Xena 部落格寫下〈人類數學家正在被反例超越〉,盤點這個夏天:5 月 20 日 ChatGPT 推翻 Erdős 單位距離猜想,OpenAI 的 Sol 模型將其完整形式化進 Lean;Sol 又對 Grothendieck 約六十年前關於 n 階群簇的問題給出反例,Claude Fable 在 Akhil Mathew 分享 12 頁 PDF 後四小時內自動形式化。他的結論:「大型 AI 生成的數學進展不可避免」,並稱這是「重大的一天」。芝加哥大學的 Mathew 則形容這是「非常快速、令人非常不安的變化」,尤其對資淺數學家:AI 給出「怎麼做」,卻給不出「為什麼」。Buzzard 補上一刀:機器提問的能力「爛透了」,你得先是出色的數學家,才問得出正確的問題。
對 AI 工程的啟示
這一週示範了一套已經能跑的新流程:模型生成、形式系統驗證、人類補上理解。三件事可直接借用。第一,把「可信」外包給驗證器——Lean 之於數學,如同測試與型別之於程式;Buzzard 的做法是在沙箱裡跑 AI 產生的程式碼,只驗證編譯與陳述符合 mathlib 慣例。第二,前沿實驗室已把真實研究問題當成高風險評測場域,數學結果成為模型能力的公開戰場。第三,瓶頸移到問題選擇:生成反例的邊際成本趨近於零,判斷「哪個問題值得問」的價值反而上升。
參考來源
- A digestion of the Jacobian conjecture counterexample — Terence Tao
- Human mathematicians are being outcounterexampled — Xena Project
- Mathematicians grapple with a ‘rapid and unsettling change’ — Fortune
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