数学的两种终结:解题机器与理论建筑师
序章:领奖台上的转会 #
2026年7月23日,费城,国际数学家大会开幕式。四位菲尔兹奖得主并排坐着,等待记者会提问。轮到 Jacob Tsimerman 发言时,他没有感谢导师,没有谈论数学之美——他宣布自己即将加入 OpenAI,方向是 AI 安全。
OpenAI 的反应速度堪比抢到限量款。安全研究员、哈佛教授 Boaz Barak 发推:”期待并且深感谦卑地欢迎 Jacob 加入,一起搞 AI 安全。”微软前副总裁、现 OpenAI 的 Sebastien Bubeck 跟上:”欢迎入队,接下来会非常有趣。”
但真正的戏剧性不在台上,而在三天前。
7月19日,世界杯决赛之夜,Tsimerman 的前博士生 Levent Alpöge 在 X 上发帖:”雅可比猜想,是假的。”这个1939年提出的猜想悬置了87年,还登上过 Smale 的21世纪数学难题清单。Alpöge 贴出的反例只有216个字符,任何数学家都能手动验证。帮他从草堆里找到这根针的,是 Anthropic 上个月刚发布的 Claude Fable 5。
师徒二人,一人一家。老师在唯一一条帖子里预言 AI 将接管解题;学生用 AI 一夜推翻百年猜想,替老师把预言提前兑现。三天后,老师领完菲尔兹奖,官宣加入 OpenAI。而学生,在 Anthropic。
这不是巧合。这是一个信号。
第一层:解题的终结 #
87年悬案与一晚破解 #
Jacobian 猜想是代数几何里最顽固的开放问题之一。1939年,德国数学家 Ott-Heinrich Keller 问了一个看着很简单的问题:如果一个多项式映射的雅可比行列式处处是非零常数——也就是说,在每一点上,这个映射的局部行为都是可逆的——那么它是否整体可逆?
局部可逆处处成立,但整体不可逆——这在光滑函数的世界里随处可见。但如果限制在多项式上呢?多项式的行为更”规矩”,或许局部可逆就能推出整体可逆?
这个猜想在 n=1 时是平凡的,在 n=2 时至今未解。Alpöge 和 Fable 5 的工作证明了 n≥3 时猜想不成立。
反例的核心机制是”非本性”(non-properness):映射把无穷远点也映射到了有限值,导致三个不同的原像撞到了同一个像上。多项式的雅可比行列式恒为 -2,但映射不是单射。
这个反例整个只有216个字符,但数学家们花了87年没有找到它。
张益唐被偷走的七年 #
这个故事最令人唏嘘的部分,跟张益唐有关。
1990年代初,张益唐在普渡大学攻读博士学位,导师是莫宗坚。莫宗坚坚信 Jacobian 猜想的正确性,并让张益唐以此作为博士论文课题。他给了张益唐一个”引理”——一个被认为是正确的数学命题,作为研究的基础。张益唐沿着这条路线深入研究,甚至在博士论文中一度宣称解决了该猜想的弱形式。
然而,经过同行排查,张益唐证明中所使用的那条关键引理被证明是错误的。而这条引理,恰恰源自导师莫宗坚本人先前发表的学术成果。
他花费数年时间构建的理论大厦,突然发现地基是豆腐渣工程。莫宗坚评价张益唐”不适合代数几何”,认为他的博士生涯”浪费了自己七年光阴,也浪费了我的时间”。更致命的是,莫宗坚没有给张益唐写推荐信。
这让一个普渡大学的博士毕业生,在学术界寸步难行。张益唐不得不离开学术界,开始了漫长的漂泊。他做过各种零工,最广为人知的是在赛百味快餐店打工七年。
直到2013年,58岁的张益唐发表了关于孪生素数猜想的突破性论文,一夜之间从默默无闻的大学讲师变成全球瞩目的数学家。但那段被浪费的七年时光,已经永远无法挽回了。
后来,他引用杜甫的诗句形容自己那段时间感受:”庾信平生最萧瑟,暮年诗赋动江关。”
更讽刺的是,2018年,当张益唐因孪生素数猜想成名后,莫宗坚专门补充了一版”回忆录”,进一步加强对张的指责,却依旧淡化自己的责任。他还是相信 Jacobian 猜想的正确性,甚至觉得 AI 会在不久之后帮助解决证明过程中的逻辑问题。
终于,到了今天,AI 轻松给出了简单的反例。
当然,必须指出的是,这次 AI 证伪的是三维 Jacobian 猜想,也就是否定了”所有维数都成立”的广义版本。张益唐当年研究的是二维情形,而二维并不是三维的简单低阶版本——恰恰相反,二维是这个问题里更核心、目前看来也更难攻破的部分,数学意义更大,至今仍未解决。
但这丝毫不减损这个事件的冲击力。
AI 解题能力的跃迁 #
Jacobian 反例公布后,GPT-5.6 迅速对这一结果进行了分析,并提出了一套全新的、修正后的猜想:”一个常数雅可比多项式的局部双全纯映射,如果在无穷远处没有叶数损失,那么它就是一个自同构。”
OpenAI 的 Aaron Lou 用内部 Codex(无网络搜索)从零推导出本质相同的反例,完整写出策略与证明,还给出可复现的数学推导(从三次因式分解到仿射坐标变换)。
数据科学家 Cal Aldred 甚至用 Fable + GPT 5.6 Sol 提出了一个生成无限多反例的方法。
UC 伯克利计算机科学/统计学副教授、前 Google DeepMind 研究科学家 Jason Lee 直呼:”数学完了。”(Math is solved.)
菲尔兹奖得主 Timothy Gowers 悲观又震撼地感慨:”2030年的菲尔兹数学奖,可能是最后一次颁给人类。”
第二层:建论的曙光 #
从反例到新猜想 #
GPT-5.6 的修正猜想:不是简单地”证伪”,而是提出新的数学对象和约束条件。
“叶数损失”(sheet loss at infinity)概念的引入——这是人类数学家未曾明确表述的结构性洞察。AI 在指导人类如何重新定义这个问题,从”找到反例”到”理解反例背后的机制”。
这证明了,AI 已具备真正的数学创造力,而非表面模仿。
Tsimerman 的分类框架 #
Jacob Tsimerman 把数学工作分成两类:解决问题(problem-solving)和构建理论(theory-building)。
Problem-solving:给定命题、判断真假、找出证明或反例——这正是训练和评估推理模型最对口的能力。越像”解题机器”的数学家,转会市场估值越高。
Theory-building:构建理论框架、提出新概念、建立不同领域间的桥梁——AI 目前较弱,但正在追赶。
Tsimerman 在今年 AMS Notices(美国数学会公告)的访谈里给过一个思想实验:假设你手里有一台 AI 神谕机,任何数学命题丢进去,真假立判。那理论构建者的日常会变成什么样?
他给这个场景下的判语很平静,也很重:”这与现代数学,是非常、非常不同的两种东西。”
AI 的建论尝试 #
目前 AI 在 theory-building 上的能力边界:能提出局部修正(如 GPT-5.6 的修正猜想),但尚不能构建全新理论体系。
对比:邓煜团队48页论文打通”牛顿力学→玻尔兹曼方程→流体方程”极限链——这是典型的 theory-building,需要深刻理解物理直觉与数学结构的对应。
问题:AI 何时能做出类似工作?Tsimerman 预言”两年内超过数学家”是否包含 theory-building?
第三层:四位得主的坐标系 #
王虹:problem-solving 的巅峰 #
王虹与 Joshua Zahl 合作,拿出127页证明,解决了三维 Kakeya 猜想。这个1917年提出的几何测度论难题,问的是:一根针在三维空间中旋转,扫过的最小体积是多少?
王虹和 Zahl 证明,三维空间中的 Kakeya 集虽然可以面积任意小,但其维度必须是3——你无法把信息压缩到低于空间维度。
工作性质:硬核估计、组合技巧、一步步逼近——几乎就是推理模型评测集的高配版。
获奖前她已横扫 Salem 奖、Ostrowski 奖、Clay 研究奖、新视野奖,是四人中学术曝光度最高的一位。
现状:纽约大学教授,同时任职法国高等科学研究所(IHES)。她刚在学术界拿到 IHES 的位置,正处在”学术回报最丰厚”的窗口期,主动离开的动力不大。
评估:problem-solving 能力极强,但 Kakeya 风格的问题恰是 AI 最可能先突破的方向。
邓煜:theory-building 的腹地 #
邓煜与密歇根大学 Zaher Hani、马骁合作,解决了希尔伯特第六问题的动理学部分。这个1900年提出的问题是:如何从微观牛顿力学严格推导出宏观流体力学方程?
他们48页论文打通了”从牛顿到玻尔兹曼到流体方程”的极限链。2024年11月发表的164页论文,就是为最后一篇所做的准备工作。
工作性质:从微观牛顿力学推导宏观流体方程,需要构建 kinetic limit 的严格数学框架。这是典型的 theory-building,需要深刻理解物理直觉与数学结构的对应。
现状:芝加哥大学教授。1月得知获奖后,他跑去密歇根湖边走了好几天平复心情,然后回办公室继续干活,”就当无事发生”。
评估:偏数学物理和 PDE,离当前推理模型主战场稍远;theory-building 能力强,AI 短期内难以替代。
John Pardon:少年解题手 #
John Pardon,石溪大学 Simons 几何与物理中心教授,辛拓扑方向。四人中最年轻的传奇,本科期间就解决了一个30年悬置的问题。
按 Tsimerman 的分类,他是典型的”少年解题手”出身,这类履历实验室看了走不动道。
现状:辛拓扑属于机器目前最啃不动的抽象几何腹地,短期内模型帮不上他,他也犯不着帮模型。
评估:如果两年后 AI 真如 Tsimerman 预言的那样开始碰硬核几何,他会是最先感受到冲击、也最有资本改行的那个。
Tsimerman:第一个转型的人 #
Jacob Tsimerman,1988年生于俄罗斯喀山,随家人先移居以色列,再落脚加拿大。2003、2004年连续两年代表加拿大出战 IMO,两块金牌,2004年那块是满分。16岁进入多伦多大学读数学,两年读完本科。2011年在普林斯顿拿下博士学位,导师 Peter Sarnak。之后经哈佛 Society of Fellows 镀金,回到多大任教,成为该校数学系史上最年轻的正教授。
这次获奖,表彰的是他在 André-Oort 猜想上的证明工作。这个算术几何领域的核心难题,此前悬置了近40年。他也由此成为首位在加拿大高校任职期间摘得菲尔兹奖的数学家。
2025年,他往 arXiv 传的第6篇文章压根不是数学,标题叫《涉及AI的灭绝性未来的分类》,合作者是研究 AI 安全的老友 Andrew Critch。摘要写得很直白:本文对 AI 引发的灭绝性事件进行分类并举例,即所有或几乎所有人类被消灭的场景。这些事件并非不可避免,而是我们可以努力避免的可能性。
他的 X 账号 2014 年注册,到 2026 年只有一条推文。内容简短:”AI 将在两年内超越人类数学家。”
2025年他还做了一件事:不再招博士生。他的理由同样简短:”我不想培养一个可能不再存在的职业的学生。”
评估:problem-solving 能力顶级(IMO 满分),但已主动转向 AI 安全;他的转型不是被迫,而是基于对 AI 能力的深刻理解。
第四层:数学家的未来 #
AI 实验室的军备竞赛 #
OpenAI、DeepMind、Anthropic 过去一年在数学人才上的军备竞赛,烈度不输抢工程师。
Tsimerman 去 OpenAI 安全部门,Alpöge 在 Anthropic,DeepMind 有 AlphaProof/AlphaGeometry 团队。
数学家转会市场的估值逻辑:越像”解题机器”的数学家,估值越高。
数学界的 cope 与觉醒 #
Tsimerman 的批评:”数学界存在大量 cope(自我安慰),大家盯着 AI 现在不如数学家,就推断它永远不如数学家。”
历史类比:chess 界在 Deep Blue 前的自我安慰,围棋界在 AlphaGo 前的自信。
数学的特殊性:chess/围棋是有限游戏,数学是无限探索;但 problem-solving 作为子集,确实可能被 AI 饱和。
Tsimerman 的效率提升:AI 已让他的科研效率翻倍,2025年一年5篇数学论文上 arXiv。日常工作流就是拿 ChatGPT 和 Claude 摸清问题边界、要参考文献、让模型证引理。
“神谕机还没到货,但样机他天天在用。”
教育体系的冲击 #
如果 AI 能解决 IMO 级别问题,数学竞赛的意义何在?
如果 AI 能证引理、找文献、摸清问题边界,博士训练的核心价值是什么?
可能的转向:从”解题训练”到”问题提出训练”,从”证明技巧”到”理论品味”。
Tsimerman 的判语:做数学不仅为追求真理,还有其他动机。透过这些话,我们也不难看出一些选择背后的原因。
终章:两种终结,一种开始 #
数学正在经历双重终结——problem-solving 的终结已经到来,theory-building 的终结还在路上。但这不是数学的终结,而是数学作为人类活动的重新定义。
回到开篇:Tsimerman 领奖台上的官宣,不是数学家职业生涯的顶点,而是数学家职业转型的起点。
两种终结的时间表:problem-solving 可能在未来2-5年内被 AI 饱和;theory-building 可能需要10-20年,或更久。
张益唐的七年 vs Claude 的一晚:这不是效率的线性提升,而是工作范式的根本转变。
最终判语:数学不会终结,但”数学家”这个词的含义,将在我们这一代人的有生之年被重写。
留给读者的悬念:当 AI 既能解题又能建论时,人类数学家还能做什么?答案可能藏在 Tsimerman 选择 AI 安全的决定里——不是阻止 AI,而是参与塑造它。
“我认为世界在改变。我们今天所知的数学职业,我不认为它会以目前的形式继续存在。”
他不是在警告。他只是在描述已经发生的事。