把N个电子放在球面上,看似简单的问题,却让人类困扰了数百年。
就在今天,10个Claude Sonnet 5.5智能体,连续工作15个小时,彼此交换了1270条消息,生成了17895行Lean代码。
结果,一道悬而未决长达122年的物理数学难题——汤姆逊问题中N=7的情况,被彻底证明了!
没有人类干预,也没有预先设定的分工。
这十个Claude 5.5自主组建群组、互相辩论、选择算法、合并代码。
最令人震撼的是,这份证明通过了Lean内核和独立内核nanoda的双重验证。哪怕改动一个整数,nanoda会立即报错。
这一刻,标志着AI不再仅仅是解题工具。AI开始独立从事研究了。
“七星连珠”之谜,困扰物理界百年
1904年,电子发现者J.J.汤姆逊提出了著名的“葡萄干布丁”原子模型,试图弄清电子在原子内部的排布方式。
尽管模型后来被卢瑟福推翻,但留下的问题却保留了下来,被称为“汤姆逊问题”。
这个问题听起来极其简单——
将N个电子放在一个球面上,它们相互排斥,如何排列才能使总能量最低?
注意,是总能量最低。仅仅把某两个电子拉远,可能会迫使其他电子挤在一起。
过去122年间,被严格证明的情况只有寥寥几个:
2、3、4、6、12个点,依靠几何对称性解决;
5个点,直到2013年,数学家Richard Schwartz借助计算机才完成证明;
8个点,就在今年9月18日,由Kryvonos、Liehr、Taylor三位数学家上传至arXiv,并用Lean进行了形式化。
而7,恰好处于中间,一直空缺。
数十年来,世界各地的超级计算机进行了无数次数值模拟,所有结果都指向同一个优美的直觉构型——“五角双锥”:
赤道上均匀分布5个电子,南北两极各固定1个,理论能量值约等于14.4529774142。
数值模拟能重复一万次这个数字,但模拟并非证明。
只要没有逻辑上的绝对闭环,就永远无法排除在某处极其晦涩的微小折角中,藏着一个能量更低的“幽灵构型”。
百年来,人类始终无法拿出对N=7的完备、严密数学形式化证明。
直到来自Vals AI的Hung Tran,把这个任务交给了由10个Claude组成的虚拟实验室。
10个Claude 5.5组队,通宵15小时开会
在这场实验中,人类首先固定了任务边界。
他们将10个Claude Sonnet 5.5智能体,全部设置为“最大算力投入”状态,放入一个交互看板和Lean证明环境中,目标只有一个:
证明“五角双锥”是7个电子在球面上的最低能量排布。
没有提供具体步骤。只给出了两个固定的Lean定理陈述,以及九个可能的探索方向。
接下来的15个小时,完全交给它们。产生了1270条技术讨论消息。
有的Claude尝试一条路走不通,将失败记录贴出来;有的接着修改;有的发现两条路可以合并。
后来,其中一个Claude主动承担了“集成者”的角色,将各路线验证通过的零件,逐一整合到同一个文件Solution.lean中。
硬性规则只有一条:未通过检查器的,一律不算。
必须能从零复现编译、必须与题面完全吻合、不允许偷偷添加公理。
最终,得到了一份17,895行的Lean形式化证明。
改一个整数,就报错
这份证明的核心策略极为精巧。
它根据任意两个电子之间最小内积m的值,将整个连续构型空间分割成几个区域,逐个击破。
区域一:m ≥ -0.90
在这个区域中,没有任何一对电子“接近反极点”。
Claude使用了一个5次三点半定规划边界,配合内核可直接检验的精确整数数据,证明该区域内任何构型的能量都高于五角双锥至少3×10⁻⁴。
区域二:m < -0.90
这个区域更加棘手,存在接近反极点的电子对。智能体将其进一步细分:
[-0.99, -0.90]的五个切片,每个切片用一个严格的三点凭证排除,高出最优能量约2.6×10⁻⁶。
极冠区域m ≤ -0.99,由高精度凭证约束。这个凭证给出的能量下界,只比五角双锥的能量低2.3×10⁻¹⁶。
这是一个极其狭窄的窗口。
它将潜在的“竞争者”全部压缩到五角双锥的极窄邻域内。
然后,Claude使用区间算术刚性论证和精确二阶局部极小值定理,彻底锁定唯一性。
最关键的一步来了:所有数值凭证,全部被舍入并转换为精确整数与有理数。
这意味着整个证明脱离了浮点误差,脱离了外部求解器依赖,完全建立在精确代数运算之上。验证结果:
Lean内核全量编译:599秒通过,其中lake build耗时344秒,完成8,928个编译任务。
独立内核nanoda校验:47,854个声明,零错误。
负对照实验:仅仅改动证明数据里的一个整数,nanoda立刻报错中止。
改一个整数就报错。这是形式化验证最硬核的可信度证明。
数学AI,开始“做研究”了
过去说AI做数学,指的是它“会解题”:给一道奥赛题,吐出一个答案。
现在,一整条研究链条正在被Agent接管:寻找证明路线、并行试错、裁决哪条路值得走、将代码合并到一个文件、最后交给机器验收。
数学AI,正在从“会解题”,走向“会做研究”。
人类数学家花费几十年未能完成的事,10个AI只用了一个通宵。
而且,它们全程没有人类插手。它们自主建群,自己讨论,自己分工,自己合并代码,自己通过验证。
刚刚,10个Claude通宵15小时做了一件事。
它们不仅仅证明了一个百年猜想。它们证明了一件事:
AI已经准备好,和人类一起做数学了。
本文来自微信公众号“新智元”,作者:ASI启示录,36氪经授权发布。

李伟
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