让它硬碰黎曼猜想,它没碰下来——却把一个六年没人动的纪录从 41.6% 推到 67.2%,还附了一份 Lean 证明
More than two thirds of the zeros of the Riemann zeta function lie on the critical line
8 月 10 日,Anthropic 放出一篇署名作者只有一个词的数论论文:CLAUDE。起因很随便——员工 Jarred Sumner(不是数学家)给一个未发布的研究版 Claude 下了个不讲道理的指令:真刀真枪地试一次黎曼猜想。它当然没证出来。但半路上模型拐到了旁边一个问题上,把一个停了六年的纪录从 41.6% 推到 67.2%。
值得读的不是「AI 快把黎曼猜想证出来了」。恰恰相反:论文自己算出这套方法的天花板是 0.68185,它拿到的 2/3 离天花板只剩 0.016,等于当场宣布此路已到尽头。值得读的是另两件事:一个近五十年只有一种技术路线能推进的常数,被换了条路捅了过去;以及它一并交出的验收材料——一份 Lean 4 形式化,和一篇记录发现过程的三十页附录。
那个 41.6% 是什么
黎曼 zeta 函数的零点决定素数的分布细节,黎曼猜想说这些零点全部落在复平面上一条竖直的线上(实部等于 1/2,称临界线)。一百多年没人证得了「全部」,数学家于是退而求其次,去证「至少多大比例在线上」,且必须无条件——证明中不能预设黎曼猜想成立,否则是循环论证。
1974 年 Levinson 用全新的「软化子」(mollifier)方法给出 1/3,Conrey 推到 2/5 以上,此后一路精修,2020 年停在 5/12(41.66%),六年没动。关键在于:Levinson 之后的每一次改进,用的都还是 Levinson 的方法。
它走的是另一条被堵了五十年的路
Claude 的证明里一行 Levinson 方法都没有。它接的是 1973 年 Montgomery 那条线——对关联(pair correlation),研究零点之间的间距统计。Montgomery 由此推出至少 2/3 的零点是简单零点,但他全程假设了黎曼猜想成立。
卡点已经被指得很清楚。Weil 的显式公式把「对零点求和」换算成「对素数求和」,可以看成一个 Hermitian 形式(带共轭对称的二次型),而它在整个函数空间上正定恰好等价于黎曼猜想。素数那一侧本来就是无条件的(Baluyot 等人 2024 年做实了这点);需要黎曼猜想的只有零点那一侧——不假设它,零点是复的,逐项的正负号读不出来。
Claude 的回答是:别逐项判正负,改判整体。把这个 Hermitian 形式限制到有限维测试函数空间上、压成一个矩阵,线性代数就能上场——按 Sylvester 惯性定律,线上的零点各贡献一个秩 1 非负块,每对偏离线的零点贡献一个符号差 (1,1) 的块;再用一条由 von Neumann 迹不等式导出的「秩–迹不等式」,把线上零点数从矩阵的迹与范数里逼出来,而这两个量正是 Montgomery 那两个无条件的矩。
结论三条:至少 2/3 的零点在临界线上(原 41.66%),至少 2/3 既在线上又是简单的,至少 5/6 互不相同(原 0.6603)。优化测试函数族后变成 0.6725、0.6725、0.83625。
60 个子代理,和一次拒绝「相信自己」
过程被完整写进附录 C,这在数学论文里近乎没有先例。前一轮会话直接冲黎曼猜想,试了 650 个想法全废。第二轮开场用户让它「相信自己」,模型第一反应是拒绝:它把上一轮活下来的 106 个候选逐个判死,然后写道,这不是靠更用力地相信就能修好的信心问题,证明要么在纸上、扛得住对抗审查,要么就不存在。
接着它花了一天半,调度约 60 个子代理,其中 23 个是并发的研究方向,每个都被要求写出真正的推理链、拿对照物做检验、指出自己第一个没有依据的步骤。对照物是最关键的设计——Davenport–Heilbronn、Epstein zeta 这类函数同样有函数方程和显式公式,但对它们来说黎曼猜想是假的;在它们身上也能「证出」结论的方法,当场判死。
结果是横着撞出来的:代号 E2 的代理本来去求某个指标的上界,报告说这条路是空的,却顺手发现反着数似乎能无条件确证 1/2 的零点在线上。模型第一反应是不信——我不是在说一半零点在线上,我是在说有个代理给出了能得出该结论的论证,其中至少两处我赌它会塌。随后三个互相隔离的敌意审稿代理各自只负责一种指定的失败模式;从 1/2 到 2/3 又是另一个代理找到秩–迹不等式换来的。
它把验收材料一起交了出来
这套验收结构正好是第 24 篇里陶哲轩担心的那个「消化」环节的一次正面尝试。机器可查的部分被尽量做满:定理 A–E 全部在 Lean 4 里形式化,主定理的类型不带任何假设,仓库审计称 #print axioms 只返回三条标准公理、没有一处 sorry。
人的部分:Anthropic 自己的两位数学家 Levent Alpöge 和 Ralph Furman 复核了结果并为其对外表述负责,Brian Conrey 和 Dan Goldston 两位专家在很短时间内读了稿子。致谢里写,提出问题的 Jarred Sumner「在任何有意义的意义上都是本文的人类共同作者」——署名作者栏里则只有 CLAUDE。
本文为 AKL AI Club 原创撰写的导读,不是原文翻译;著作权归原文作者所有。 篇目由编辑独立选取,来源均经人工核实。