王虹三个月攻下三维,AI两周推到四维——OpenAI百年难题收割真相

2026.10.10 15:09
OpenAI公开722篇前沿数学手稿,其中两篇核心论文瞄准挂谷猜想:一篇97页给出三维挂谷极大函数猜想,另一篇175页将四维挂谷集合维数从3.059推到理论上限4。王虹2026年凭三维挂谷获菲尔兹奖,三个月后AI以平均每份3小时算力的代价完成了跳级。722篇手稿引发25位菲尔兹奖得主联名警告,数学界面临一个根本性困境:当AI产出人类读不懂的证明,数学将如何重新定义自己。

王虹攻下三维挂谷猜想用了数年。OpenAI的内部模型把四维推到满维,等价的算力平均下来,每个结果只烧了三个小时的ChatGPT Pro算力。722篇手稿堆在GitHub上,一个足以撼动数学史的问题摆在面前:当AI从人类的解题者变成出题者的竞争者,数学的未来该谁来定义?

2026年7月,中国数学家王虹站上菲尔兹奖领奖台。她凭借的是三维挂谷猜想的完整证明——那道难题人类追了一个多世纪,在她手中完成了从二维到三维的历史性跨越。

三个月后,OpenAI公开了722篇前沿数学手稿。其中两篇直接瞄准挂谷猜想:一篇97页,给出三维版本的更强形式——挂谷极大函数猜想;另一篇175页,把四维空间的挂谷集合维数问题直接从3.059推到理论上限4。

这不是渐进。这是跳级。

一根针,数学家追了一百零九年

1917年,日本数学家挂谷宗一提出一个问题:一根长度为一、没有粗细的针,在平面内旋转180度,扫过的最小面积是多少?

直觉告诉你,至少是个扇形吧。但英国数学家Besicovitch给出了一个反直觉的答案——面积可以任意小。后来数学家把问题提炼得更纯粹:不要求针连续旋转,只要求集合里包含指向每一个方向的单位长度线段。这样的集合称为"挂谷集"。即使它的面积可以是零,它也必须拥有某种本质上的"厚度"。

这就是挂谷猜想的核心:在n维空间里,任何包含所有方向单位线段的集合,其豪斯多夫维数都必须等于n。

1971年,二维被证明。然后就卡住了半个多世纪。

1995年,沃尔夫证明n维挂谷集维数至少是(n+2)/2。2000年,卡茨、拉巴和陶哲轩把下界推进到2.5000000001——看似微不足道的0.0000000001,却突破了沃尔夫公理的限制。此后二十年,世界顶尖数学家轮番上阵,把下界一点一点往上推,但谁也摸不到3。

2025年2月,王虹和合作者Joshua Zahl在arXiv挂出127页预印本,宣告三维挂谷猜想获证。从论文挂网到2026年7月菲尔兹奖揭晓,学界花了一年半来验证这份证明。即使到今天,还有大量数学家没有完全消化其中的新方法。

OpenAI的模型,只用了不到两周的一个固定流程,就批量产出了722篇手稿,覆盖372个成果族。挂谷猜想只是其中两块。

175页,从3.059到4

四维挂谷集此前的纪录是3.059。从3.059到4,表面差不到一个维度,背后却是数学结构的本质跨越。

三维的证明逻辑不能直接搬到四维。普林斯顿大学教授Guth曾指出,四维空间里的细管可以沿着二次曲面大量聚集,形成三维方法完全控制不住的重叠模式。王虹2025年9月与Zakharov合作的粘性情形满维突破,也只覆盖了特殊的受限场景。

OpenAI这篇175页手稿的处理方式,是把这种"聚集"本身当成了线索。它用二次多项式描述局部线段之间的关系,再追踪这些关系能沿着线段延续多远。但只解释少数线段远远不够——论文借助前文97页三维手稿中的一条加权估计,让选出的局部区域包含足够多的线段交会。而这条引理的源头,依然是Guth、王虹与Zahl的集合估计。

最后一步使用反证法:假设存在一个维数不足4的挂谷集,按线段聚集方式分情形处理,最终让假想反例与自身必须满足的条件冲突,排除维数不足4的可能性。175页一旦通过检验,四维的满维结论就将从特殊情形推进到一般情形——所有方向的单位线段只要齐全,集合的豪斯多夫维数就必须是4。

722篇手稿背后的工业革命

OpenAI的此次发布不是孤立事件,而是两个月内密集爆发的一系列AI数学突破的一部分。

北京时间10月7日凌晨,OpenAI在GitHub上一次性放出722篇数学手稿。这些手稿归入372个成果族,涵盖数论、几何、理论计算机科学、数学物理等17个方向。整个评估过程中,模型被投喂了约4000个研究问题;把输出按相关性归并为成果族、再按足够重要的门槛筛选之后,留下了现在这372族、722篇手稿。绝大多数结果来自同一流程、同一个内部模型。每个结果平均算力消耗,大致相当于ChatGPT Pro思考约三小时。一个值得留意的细节是,手稿文件夹集中在9月23日至10月5日之间——这份清单的主体不到两周就批量产出。

此前,OpenAI已在8月公开10道未解数学问题的解法,附有Lean 4形式化证明和249页手稿。9月8日,模型又宣布解决纳维-斯托克斯方程这一千禧年难题,据称动用约一万个Agent并行计算,产出166页证明。

然而数学界的反应越来越激烈。

9月11日,包括陶哲轩、2026年菲尔兹奖得主邓煜在内的25位菲尔兹奖得主联名发表声明《人工智能在数学中的严重错位》,批评AI公司将攻克名题当作营销手段,仓促发布不仅没有推动数学发展,反而产生负面影响。

9月29日,设在普林斯顿高等研究院的数学与人工智能独立咨询小组(AGMAI)发布《负责任地发布AI生成数学结果》的建议。一周后,OpenAI在这套建议框架下交出了实操答卷:在GitHub公开首批手稿,附推理摘要、算力估计和问题尝试数,约六成三的成果族附有Lean形式化说明。AGMAI在回应中称此次发布为"数学领域的一项重要事件",但强调其咨询角色不代表认可这批成果的影响,也不代表支持OpenAI取得这些结果的方式。

证明消化不良

陶哲轩提出了一个概念:证明消化不良。

一道题被AI解掉,就没法再变回未解决的状态。但那些原本可能在这道题攻坚过程中产生的新方法、新理解,也随之断掉了。人类数学家需要的是一个可以理解、可以学习、可以传承的证明,而不仅仅是一个结论。

审稿能力已经成了彻底的瓶颈。以王虹的三维挂谷证明为例:127页,论文挂网到菲尔兹奖揭晓前后共一年半,到今天还有数学家没有完全消化。而现在,一次性来了722篇手稿,其中很多是上百页的长篇论证。全世界能读懂某一篇的专家可能只有几十个人——而这些专家各自有自己的研究,不可能放下手头工作来当全职审稿人。

更有挑战性的是,OpenAI自己也承认,这些结果里有不少连OpenAI自己的数学家也没有完全理解,其中就包括074号挂谷成果。这是"硅基大脑"产出的证明,回头向碳基大脑解读,出现了严重的带宽不匹配。

AGMAI此前已指出,AI如今可能产生连提示者都无法理解、验证或负责的数学论证。该组织同时反对AI实验室使用外界无法取得的专有模型测试前沿数学问题,担心这会造成少数AI实验室远远领先其他研究者的两级制度,使数学社群逐渐与自身研究领域疏离。

当解题者变成审题者

这不是一个简单的好坏故事。

一方面,AI展现的能力超越了几乎所有数学家的预期。一个百年难题被AI从3.059推到四维满维,722篇手稿覆盖372个成果族,涵盖挂谷猜想、准黎曼假设、唯一游戏猜想、CM阿贝尔簇的霍奇猜想等众多名题。这本身就证明AI在前沿科学中的潜力不是附庸,而是开路者。

另一方面,当跨越近半个世纪的25位菲尔兹奖得主集体签署声明,表达的担忧同样真实:如果下一个重大突破不需要被理解,如果数学的未来变成AI产出的未经验证答案的集合,数学这个学科的核心——理解、传承、创造——将受到根本性冲击。

王虹攻下三维后,三个月OpenAI就推到了四维。那么五维呢?更大的猜想呢?

上述两篇手稿目前仍处于等待独立专家检验的阶段。如果最终成立,这将成为数学史上的标志性时刻——不是因为四维被解决了,而是因为人类社会第一次大规模面对一个自己创造了、但自己读不懂的证明。

这届菲尔兹奖会被记住,不只为王虹站在领奖台上的瞬间,更为那三个月后摆在GitHub上的175页。

有一个问题还在等待回答:当AI把人类数学家的角色从解题者变成审题者甚至旁观者时,数学这个学科,将如何重新定义自己。

作品声明:内容由AI生成