摘要: OpenAI 在 2026 年 5 月 20 日宣布,一個內部通用推理模型推翻 Paul Erdős 在 1946 年提出的平面單位距離猜想,而且沒有依賴數學專用工具或搜尋鷹架。外部數學家檢視解說論文與節錄思考鏈,Will Sawin 同天把下界明確化到 n^1.014,但原本的 O(n^(4/3)) 上界仍未改變。數學證明可獨立檢驗,正確成長率仍是後續問題。
2026 年 5 月 20 日,OpenAI 對外宣布:旗下某個內部通用推理模型在測試時自行推翻了 Paul Erdős 於 1946 年提出的平面單位距離猜想——離散幾何裡最核心的未解難題之一。拿下這項成果的,不是外掛數學專用工具或搜尋鷹架的特製系統;做出證明的是一個事先未曾接受數學特化訓練的通用模型,而且它在過程中自己挑了找反例這條路,沒有順著眾人原本相信的上界去做證明。
菲爾茲獎得主 Timothy Gowers 把這項成果稱作「AI 數學的里程碑」,還表示若投稿到《Annals of Mathematics》,他會「毫無猶豫地建議接受」。纏了 80 年的懸案,就此由一個不為數學而生的模型翻過頁去。
懸宕八十年的難題,有了答案
題目本身一句話就能講完:平面上放 n 個點,距離剛好等於 1 的點對最多能有多少?Erdős 在 1946 年猜想答案應該是 n^(1+o(1))——差不多就是線性成長。將近八十年來,下界這一側真正管用的建構始終跳脫不出 Erdős 當年那套重縮放整數格子,量級大約停在 n^(1+C/log log n);上界那頭,自從 1984 年 Spencer、Szemerédi 與 Trotter 給出 O(n^(4/3)) 之後便寸步未進,兩者之間的鴻溝始終無人跨得過去。
這回模型交出的是第三種解答:對無窮多個 n 來說,存在至少帶有 n^(1+δ) 組單位距離點對的點集——猜想就此被正面擊倒。緊接著,Princeton 的 Will Sawin 在 5 月 20 日當天把論文送上 arXiv(編號 2605.20579),將指數落成明確的數字:n^1.014。
證明從哪裡來:借力代數數論
純就技術而言,最出乎意料的是工具的出處。Erdős 的原始建構立足於高斯整數;這個模型的突破,則是改用更豐富的代數數體,讓更多的對稱性得以造出長度恰好等於 1 的差。而要保證這類數體存在,必須搬出無限類域塔與 Golod–Shafarevich 理論——深不見底的代數數論兵器,就這樣現身在看似初等的歐氏幾何題目裡。
Sawin 的論文循同一條路線,以 Golod–Shafarevich 判準打造「次數大、判別式小、含大量小範數質數」的數體,把 δ 推上 0.014。Thomas Bloom 的註記則點出一件事:這項成果說明了數論式建構對離散幾何的意義,遠遠超過先前所有人的估計。
數學家如何驗證、如何回應
與宣布一同公開的還有兩份配套資料:一篇由外部數學家執筆的解說論文《Remarks on the Disproof of the Unit Distance Conjecture》,以及節錄版的思考鏈。Princeton 的 Noga Alon 表示「每個做組合幾何的人都想過這個問題」,並用「優雅而聰明」來形容這批代數數論工具。
Arul Shankar 觀察到,模型的思考鏈大部分時間都花在嘗試反例,而不是去證明那個猜想;他據此下的判斷是,AI 模型「能夠產生原創的巧妙想法」。Jacob Tsimerman 也坦承,自己曾在類似的反例嘗試上跌過跤。另一頭,O(n^(4/3)) 的上界照樣站得住,於是真正的懸念換了方向:正確的成長率究竟是多少?
這件事的分量
意義可以拆成三層。第一,AI 頭一次憑自己的力量解開某個數學子領域公認的核心開放問題,而且是從通用模型裡長出來的能力——本事在推理本身,跟領域鷹架無關。第二,它在代數數論與離散幾何之間架起一條誰也沒料到的橋,數學家從此手上多了一批貨真價實的新問題。第三,這替 AI 研究的定位下了註腳:OpenAI 自己的說法是「模型可以成為跨科學的研究夥伴,但選題與詮釋仍靠人的判斷」,並且認為這類進展讓對齊問題變得更急迫。
Google ERA 在 Nature 發表的科學程式碼代理其實走在同一條趨勢線上:模型開始在「研究本身」留下可驗證的產出,不再只是協助把文字寫好。對打造研究工具的團隊來說,這個訊號再清楚不過——下一世代的產品假設,就該建立在「模型能產生原創研究貢獻」這個前提上。
