推翻四十年物理定論，AI先猜后證，一行公式搞定人類手算復(fù)雜推演

在原子核內(nèi)部，質(zhì)子和中子緊緊貼在一起，這全靠一種被稱為強(qiáng)核力的力量。傳遞這種力量的媒介粒子叫做膠子（Gluon）。顧名思義，它們就像膠水一樣，將夸克粘合成質(zhì)子和中子，也將原子核牢牢束縛住。

膠子不僅在飛速運(yùn)動(dòng)，還在不停地自旋。物理學(xué)家用螺旋性（Helicity）來描述這種自旋方向。正螺旋（Plus-helicity）像右撇子投出的橄欖球，旋轉(zhuǎn)方向與運(yùn)動(dòng)方向一致；負(fù)螺旋（Minus-helicity）像左撇子投出的球，旋轉(zhuǎn)方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。

在量子物理中，科學(xué)家通過 “散射振幅” 來計(jì)算粒子相互作用的概率。四十年來，教科書式的結(jié)論深入人心：在簡單的膠子碰撞中，如果只有一個(gè)膠子是“負(fù)螺旋”，其他全是“正螺旋”，那么這種碰撞發(fā)生的概率必然為零。

但近期由哈佛大學(xué)、劍橋大學(xué)、范德堡大學(xué)等頂尖機(jī)構(gòu)與 OpenAI 合作發(fā)表的成果，不僅推翻了這一“常識(shí)”，更展示了 AI 在處理極高難度理論物理問題上的潛力。

他們證明，如果這些粒子在特定空間內(nèi)以幾乎平行的“半共線”方向運(yùn)動(dòng)，這個(gè)概率其實(shí)并不為零。而且存在一個(gè)對(duì)任意粒子數(shù)都成立的超級(jí)簡潔公式。這個(gè)公式，先由公開版 ChatGPT-5.2 Pro 猜出，再由 OpenAI 內(nèi)部一個(gè)加強(qiáng)模型證明，最后由人類專家手工驗(yàn)證通過，相關(guān)預(yù)印本?已發(fā)布于 arXiv。

（來源：arXiv）

大約一年前，由哈佛大學(xué)安德魯·斯特羅明格（Andrew Strominger）和范德堡大學(xué)亞歷克斯·盧普薩斯卡（Alex Lupsasca）等領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)被忽視的可能。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在一種特殊的物理環(huán)境，即克萊因空間下，如果所有粒子都朝著幾乎完全相同的方向運(yùn)動(dòng)，那么單個(gè)負(fù)螺旋性的膠子就可以與其他正螺旋性的膠子發(fā)生相互作用。這意味著，物理學(xué)家之前認(rèn)為不可能發(fā)生的交互過程，在特定條件下不僅可能，而且在質(zhì)子和中子的內(nèi)部深處或許扮演著某種未知的角色。

雖然理論上找到了漏洞，但證明過程極其繁瑣且耗時(shí)。起初，研究人員嘗試用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)遞歸方法進(jìn)行推導(dǎo)。當(dāng)計(jì)算 3 個(gè)或 4 個(gè)粒子的碰撞時(shí)，公式還算簡潔。當(dāng)粒子數(shù)量增加到 6 個(gè)時(shí)，得出的數(shù)學(xué)表達(dá)式變得極其雜亂，包含了多達(dá) 32 個(gè)復(fù)雜的項(xiàng)，根本無法實(shí)際應(yīng)用。

參與研究的阿爾弗雷多·格瓦拉（Alfredo Guevara）表示，他們花了幾個(gè)月的時(shí)間進(jìn)行手工計(jì)算，雖然發(fā)現(xiàn)了一些模式，但最終得到的公式就像是一團(tuán)亂麻，根本無法得出一個(gè)普適于任意數(shù)量粒子的簡潔結(jié)論。

就在研究陷入僵局時(shí)，盧普薩斯卡加入了新成立的 OpenAI 科學(xué)團(tuán)隊(duì)（OpenAI for Science），其任務(wù)是提高 ChatGPT 的科學(xué)能力。他聯(lián)系了他的研究生導(dǎo)師斯特羅明格，發(fā)現(xiàn)這個(gè)膠子問題將是一個(gè)完美的測試對(duì)象。

（來源：The Harvard Gazette）

在對(duì)模型進(jìn)行了一些初步探索后，理論學(xué)家們要求 OpenAI 當(dāng)時(shí)最新、最先進(jìn)的公開模型 ChatGPT-5.2 Pro 簡化四個(gè)膠子的表達(dá)式，結(jié)果模型僅用了約 20 分鐘就完成了任務(wù)。

接著，他們要求模型處理五個(gè)、六個(gè)膠子。GPT-5.2 Pro 成功地將 32 項(xiàng)的和縮減為僅有幾項(xiàng)的積，全部顯示在一行文本中。最后，小組要求它猜測任意數(shù)量粒子的通用公式。這一次，它在一兩分鐘內(nèi)就給出了回復(fù)，并稱其為“顯而易見”的通用公式。

為了徹底排除“AI 幻覺”的可能性，團(tuán)隊(duì)使用了 OpenAI 正在開發(fā)的內(nèi)部模型（SuperChat）對(duì)該公式進(jìn)行邏輯證明。在經(jīng)過 12 小時(shí)的深度處理后，該模型生成了一份極其詳盡的數(shù)學(xué)證明。經(jīng)過物理學(xué)家的人工核對(duì)，這份證明完全符合邏輯，準(zhǔn)確無誤地證實(shí)了單負(fù)膠子振幅在半共線區(qū)域確實(shí)存在一個(gè)簡潔的、分段常數(shù)的表達(dá)式。

這讓盧普薩斯卡直言，今年將是科學(xué)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，人工智能將在 2026 年像 2025 年改變編程一樣改變物理學(xué)。

研究團(tuán)隊(duì)并未止步于此。盧普薩斯卡希望研究人員能夠利用人工智能解決理論物理學(xué)中最大的難題：調(diào)和量子力學(xué)和引力。他計(jì)劃將團(tuán)隊(duì)的研究方法擴(kuò)展到引力子，一種傳遞引力的假想量子粒子，并找到一種方法，用數(shù)學(xué)方式描述一種特殊的量子引力，使其即使在高能下也能保持良好的性質(zhì)，或許在年底前就能實(shí)現(xiàn)。

值得注意的是，盡管 ChatGPT 的表現(xiàn)令人震驚，但物理學(xué)界保持著清醒的認(rèn)識(shí)。美國理論物理學(xué)家茲維·伯恩（Zvi Bern）等學(xué)者認(rèn)為，AI 的革命性在于它能像優(yōu)秀的程序員一樣處理繁重的日常計(jì)算和錯(cuò)誤檢索，但在提出初始科學(xué)猜想和解讀物理意義方面，人類依然是核心。

格瓦拉則認(rèn)為，這標(biāo)志著物理學(xué)研究范式的轉(zhuǎn)變，AI 將成為物理學(xué)家的常規(guī)工具，就像當(dāng)年的微積分或計(jì)算機(jī)模擬一樣。

1.https://www.science.org/content/article/chatgpt-spits-out-surprising-insight-particle-physics

2.https://arxiv.org/pdf/2602.12176

3.https://news.harvard.edu/gazette/story/2026/02/can-a-chatbot-be-a-co-author/

運(yùn)營/排版：何晨龍