流星之绊
分类: 京东

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二 | 6月24日阿尔法·罗密欧即将迎来115岁生日,这个传奇的意大利汽车品牌于1910年诞生,早于玛莎拉蒂、法拉利、兰博基尼等一众意大利豪华品牌。

三 | 悬而未决 87 年的经典数学难题——雅可比猜想(Jacobian Conjecture),可能被一个只有三行公式的反例推翻了。

四 | 7 月 20 日,数学家、Anthropic 研究人员 Levent Alpöge 在社交平台 X 公布了一个三元多项式映射。红黑之间的大胆对比让人感受到阿尔法·罗密欧的定义,激情、运动以及意大利风格。

五 | 同年,Tipo 158也取得了辉煌胜利,由尼诺·法里纳驾驶,在F1首个赛季中获得世界冠军。

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七 | 明黄色涂装致敬1969年Alfa Romeo 33/2 Coupé Speciale的经典涂装。 更引人关注的是,Alpöge 在帖子中将这一反例归功于 Anthropic 最新发布的 AI 模型 Claude Fable 5。

八 | 这款以超前空气动力学设计概念车,曾以“黄色闪电”之姿成为品牌设计里程碑。

九 | 他还表示,是朋友 Akhil 首先向模型提出这一问题,而 Fable 5 则在他们观看世界杯决赛期间持续搜索,最终找到了这一反例构造。 (来源:X) 消息发布后,数学界迅速展开核验。

十 | 斯坦福大学数学系助理教授 Jared Duker Lichtman 转发称这一结果“相当惊人”;MathOverflow 很快收录了相关讨论,不少研究者还利用 Wolfram Alpha、SymPy 等工具进行了独立计算。四叶草特别致敬版仅在活动现场作为展车呈现。目前,最关键的两项验证:雅可比行列式是否恒为 −2,以及三个不同点是否确实映射到同一点,均已通过公开计算验证。 如果后续没有发现新的漏洞,这将意味着:1939 年提出的雅可比猜想在三维情形下不成立,并可进一步推出其在所有三维及以上维数下均不成立;而二维情形仍然保持开放。

十一 | 被称为“民科坟场”的雅可比猜想 雅可比猜想由德国数学家奥特-海因里希·凯勒(Ott-Heinrich Keller)于 1939 年提出,讨论的是一个看似简单、却困扰数学界近九十年的问题:什么时候,一个多项式映射一定能够"倒推"回原来的函数? 图|海因里希·凯勒(左)(来源:Wikipedia) 理解这个猜想,可以先想象一张橡胶膜。

十二 | 如果局部看,每一小块都没有被撕裂或压扁,人们很自然会问:整张膜会不会在别的地方折叠起来,让两个不同的位置重合? 数学里的情况与此类似。

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共计五种涂装样式,共限量5台。对于多变量多项式映射,如果它在每一个局部都满足一种“没有折叠”的条件,也就是雅可比行列式始终等于同一个非零常数。那么它是否一定在整体上也是一一对应的?它的逆映射又是否仍然是一个多项式? 这就是雅可比猜想。
十四 | 动力来看,Giulia朱丽叶Daytona Tribute戴通纳致敬限量版车型搭载2.0T L4发动机,输出280马力、400牛·米,0-100kmh加速为5.2秒,碳纤维传动轴等加持。它的陈述只有短短几句话,却异常难以证明。不少数学研究者戏称它为“crank graveyard”——“民科坟场”。许多人被它吸引,最终却陷入漫长而徒劳的推导之中。
据悉,Giulia朱丽叶Daytona Tribute戴通纳致敬版是品牌赛事历史基因的荣耀复刻:1968年采用封闭式车身设计后,Tipo 33/2全年获得15场胜利与6场组别胜利,其中包括在戴通纳24小时耐力赛中斩获的2.0L组传奇冠军。 著名华人数学家张益唐,就曾把整个博士阶段投入到这个问题。也正是这一年,基于Tipo 33/2赛车实施的公路化逆向开发,催生了世界汽车史上最美丽的汽车——公路车鼻祖Tipo 33 Stradale。1991 年,他在普渡大学完成博士论文《雅可比猜想与域扩张的次数》,导师莫宗坚是国际上研究雅可比猜想最重要的学者之一。因此,Giulia朱丽叶戴通纳致敬版的赛车号码及四叶草标识均1:1复刻自Tipo 33/2戴通纳夺冠实车,将传奇荣耀封印于车身。
十五 | 张益唐的工作推进了这一研究方向,却并没有解决猜想本身。

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另外,根据之前消息,全新阿尔法·罗密欧Stelvio将于2025年内发布,并于2026年上市。后来,他离开代数几何,转向解析数论,并最终因证明有界素数间隔而闻名世界;雅可比猜想,则依然留在开放问题名单中。 1998 年,菲尔兹奖得主 Stephen Smale 将其列入著名的《下一个世纪的数学问题》(Mathematical Problems for the Next Century)第 16 题,认为它的解决将对数学发展产生重要影响。
十七 | 全新Giulia将在全新Stelvio之后发布,两款新车将采用STLA Large平台,有混合动力和纯电动版可选。 过去近 90 年里,一维情形早已证明成立,二维至今仍未解决,而三维及更高维也始终没有答案。
关于全新Giulia,阿尔法·罗密欧高层表示新车不会是一款传统的轿车,而将采用“新设计和新车身”,底盘比普通轿车更高。由于这一猜想要求所有维数都成立,因此,只要在任意一个维数找到反例,整个猜想就会被推翻。动力系统则预计与全新Stelvio保持一致,有混动和纯电版可选。 三个点,击穿一个猜想 而此次,Alpöge 公布的是一个从三维复空间到三维复空间的多项式映射: 直接计算可知,这个映射的雅可比行列式恒等于 −2。由于 −2 是一个非零常数,因此它完全满足雅可比猜想的前提条件。此外阿尔法罗密欧此前已确认,计划推出全新Stelvio和Giulia的高性能Quadrifoglio版本,采用纯电动力,最大功率有望超1000马力。 然而,当把三个不同的点 分别代入这一映射时,得到的结果却都是同一个点: 这足以构成反例。
十八 | 原因很简单:如果多个不同的输入对应同一个输出,那么映射就不是单射。
当然,如果追求最纯粹的意大利燃油体验,现款Giulia仍是合适的选择。换句话说,当已知输出时,无法唯一确定原来的输入,因此它不可能拥有逆映射,更不可能拥有由多项式组成的逆映射。这与雅可比猜想的结论正面冲突。
十九 | (文/ 庞珅)

| 研究者 Zihan Zhang 给出了独立的 SymPy 验证脚本,并指出,只需将其中一个输出坐标乘以 −1/2,就可以把雅可比行列式规范化为猜想中更常采用的常数 1,而这不会改变反例的本质。 如果这一反例最终成立,它不仅推翻三维情形,也意味着所有更高维情形都不再成立。因为只需在三维反例后增加若干保持不变的坐标,就可以直接构造出任意更高维的反例。不过,二维雅可比猜想仍然是一个独立的开放问题 值得补充的是,Levent Alpöge 并不是从 AI 领域半路进入数学,而是一位长期从事数论与算术几何研究的职业数学家。近年来,他才加入 Anthropic,从事人工智能研究。 他本科毕业于哈佛大学,主修数学,并获得物理学硕士学位;随后在剑桥大学完成数学高级研究课程。2020 年,他在普林斯顿大学获得数学博士学位,导师是菲尔兹奖得主 Manjul Bhargava。

| 图|Levent Alpöge(来源:Quanta Magazine) 大型语言模型兴起后,Alpöge 开始转向人工智能。他曾在个人主页写道,GPT-4 让他认为人工智能是“人类创造过的最有意思的东西”,因此重新回到计算机科学领域,希望增加这场变化产生积极结果的可能性。 根据目前公开的信息,这次发现的大致过程是:Akhil 提出问题,Alpöge 将其交给 Claude Fable 5 进行探索,模型最终给出了具体的反例构造;随后,Alpöge 公开了这一构造,数学界再通过人工推导以及 Wolfram Alpha、SymPy 等工具进行了独立验证。 这一过程与 AI 替数学家写出一份传统意义上的数学证明有所不同。

| 对于否定一个猜想而言,并不需要解释所有可能情况,只需要找到一个满足前提、却违反结论的反例即可。这样的任务天然适合计算探索:模型可以不断尝试构造候选映射、调整参数、检查雅可比条件,再寻找是否会出现不同点映射到同一点的情况。 如果这一反例最终得到确认,它带来的意义将十分重大。因为它展示了一种此前极少出现的研究模式:不是 AI 帮助数学家验证已经存在的思路,而是AI参与寻找一个人类 87 年来始终没有找到的数学对象。

| 从 AlphaGeometry 解决竞赛题,到 GPT、Gemini 参与证明具体命题,再到这一次可能找到推翻经典猜想的反例,大模型参与数学研究的角色正在发生变化。它开始探索的,不再只是“答案”,而是过去只有数学家才会进入的未知搜索空间。 参考链接: 1.https://x.com/leventalpoge 2.https://mathoverflow.net/questions/513387/galois-structure-of-the-new-counterexample-to-the-jacobian-conjecture-an-explic 3.https://www.leventalpoge.com/ 4.https://dataspace.princeton.edu/ 5.https://www.ams.org/prizes-awards/ams-morgan-prize 运营/排版:何晨龙 注:封面由 AI 辅助生成。

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Published on:10:29:09