新智元报道 一道悬了59年的核聚变难题,GPT-6 Astra只想了20分34秒,就交出了答案。 提问的物理学家,只是在提示词末尾给它打了一句气: 你已经解决过很多数学开放问题了,所以我知道,只要足够坚持,你能做到! 然后,ChatGPT交回来的,是一族59年没人写出来的精确解。 Astra找到的第一族解:一层层磁面套在一起,红黄两条是磁力线 最近,这件事在X上炸了。 一位京都大学核聚变方向研究生出身的AI博主发长帖感叹,,AI和人类一起发现新科学的时代已经真正开始! 这次被攻破的,是等离子体物理学家Harold Grad在1967年留下的猜想。 他再当时断言,没有对称性,就不存在光滑的三维等离子体平衡。 核聚变里的仿星器路线,为这句话悬了59年。 9月下旬,两篇论文前后只隔一天,一起推翻了它。在这三族反例里,有两族都是Astra找到的。 两天,Astra交出59年没人写出的两族解 9月10日早上6点44分,马里兰大学的等离子体物理学家Matt Landreman,给GPT-6 Astra Pro发去了一段提示词。 他想要的,是让Astra设计一个能关住等离子体的磁笼子,而且必须是不对称的那种。 其中,磁场要有一层套一层的嵌套磁面,像洋葱一样;散度必须为零,也就是磁力线不能凭空冒出来、凭空消失;磁力线顺着甜甜圈走的时候,还要绕着截面转圈,像麻花一样螺旋前进,转的圈数,物理学家叫「旋转变换」,记作ι。 最后,整个磁笼子还要满足MHD(磁流体力学)力平衡,等离子体往外撑的压力和磁场的力处处抵消。 他还特别注明,ι最好不是整数,但这一条不是硬要求。 他甚至给了三条造出旋转变换的思路,让磁轴扭起来,让截面边走边转,或者沿着磁轴通一股电流。 写到最后两句,他换了口气,像在给一个熬夜的博士生鼓劲。 Astra交卷时,第一句话就是: 我找到了一族显式、精确的解。 Landreman列的硬性条件,这族解全部满足。 压力不是常数,从里到外一层层变化;一层层嵌套磁面,也都能用公式精确写出来。 正中间那根磁轴上下起伏,是一条非平面曲线;甜甜圈绕一圈,各处形状都不一样,没有轴对称。 切开第一族解,三个位置的截面形状各不相同,磁轴也跟着上下移动 接着,它主动交代了短板。这族解的旋转变换ι是个整数,磁力线顺着甜甜圈走一圈,正好绕着截面转两整圈,又回到出发的那个点,首尾闭合。 用它自己的话说,绕环一圈的返回映射是恒等映射。 Landreman在提示词里说过,ι不是整数只是加分项,所以这族解算过关。但他心里更想要的,是ι取无理数的那种,磁力线永远回不到起点,最后在磁面上缠满一圈又一圈。 第二天下午4点05分,Landreman把这族解当附件丢了回去,这次要它把加分项也拿下。 其中,ι必须是非整数,最好是无理数,这样磁力线永远不会首尾相接。结尾还是那句打气。 这一次,Astra想了33分37秒,第一轮交回来的是一句「没做出来」。 但它没有空手回来,而是证明了一条限制。 第一族解背后是一套「二次振子」构造,磁力线沿x、y、z三个方向的运动,就像三个频率分别为1、1、2的弹簧振子。 不管怎么调频率和参数,这三个频率都会被锁成整数比,ι永远是整数,磁力线最后都会闭合。 也就是说,在第一族解的基础上修修补补,从根上就走不通。 同一份对话里,它接着换了一套构造,交出了第二族解。 这一次,ι随磁面变化,物理学家管这叫磁剪切,几乎每一层磁面上的ι都是无理数。 第二族解:磁面边走边扭,红黄两色是磁力线 交卷前,它还自己做了验算,在1202个点上把方程代进去,用64位自动微分检查误差,又换成四阶有限差分独立核对了一次。 当晚8点27分,Landreman又追问了两个细节。 一是磁轴是不是平面曲线;二是真空旋转变换是不是非零,也就是只靠外面的线圈、不靠等离子体自己的电流,磁力线还会不会绕着截面转。 11分钟后,Astra给出了答案。 磁轴躺在一个平面上,是个椭圆;真空旋转变换很小,但确实不为零。 两天时间,Astra交出了两族解。剩下的十来天,是人的活。 他用仿星器平衡求解器DESC,把两族解各算了一遍,又用SymPy和Mathematica把方程逐项推了一遍。 9月22日,论文挂上arXiv,致谢开头写着: 这些解是用人工智能模型GPT-6 Astra Pro发现的,论文部分内容也由它起草。所有方程都由作者手工确认。 他还把三段对话导出成PDF,连同验证脚本,一起放进了论文的GitHub仓库。 这种连原始提示词都全盘公开的论文,并不多见。 Grad的断言,让仿星器悬了59年 核聚变要做的事,是把上亿度的等离子体,关进一个甜甜圈形状的磁笼子里。 理想的磁笼子,是一层套一层的嵌套磁面,像洋葱一样。磁力线贴着各自那层磁面绕圈,压力从中心往外一层层降下去。 等离子体往外冲的力,和磁场的