刚刚，GPT-6 Astra推翻59年核聚变猜想

一道困扰核聚变领域长达59年的理论难题，被GPT-6 Astra用20分34秒就破解了。

提问的物理学家在提示词末尾给它加了一句鼓励的话：你已经在很多数学开放问题上证明了实力，所以我知道，只要坚持，你一定能做到！

随后，ChatGPT给出了一组59年来无人能写出的精确解。

Astra找到的第一组解：一层层磁面嵌套在一起，红色和黄色两条线代表磁力线

最近，这件事在X平台上引发了热议。

一位出身京都大学核聚变研究方向的研究生、现为AI博主的用户发了一篇长帖感叹：AI与人类共同发现新科学的时代已经真正到来！

这次被攻克的，是等离子体物理学家Harold Grad在1967年提出的猜想。

他当时断言：如果没有对称性，就不存在光滑的三维等离子体平衡。

核聚变中的仿星器路线，因这句话悬而未决了59年。

9月下旬，两篇论文相隔仅一天，共同推翻了这一猜想。在三组反例中，有两组是由Astra找到的。

两天内，Astra交出了59年无人写出的两组解

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向GPT-6 Astra Pro发送了一段提示词。

他希望Astra设计一个能约束等离子体的磁笼子，且必须是不对称的。

其中，磁场需要有一层套一层的嵌套磁面，像洋葱那样；散度必须为零，即磁力线不能凭空出现或消失；磁力线沿着甜甜圈形状运动时，还得绕截面旋转，像麻花一样螺旋前进，旋转圈数物理学家称为“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，即等离子体向外扩张的压力与磁场的力处处抵消。

他还特别注明，ι最好不是整数，但这不是硬性要求。

他甚至给出了三种产生旋转变换的思路：让磁轴扭曲、让截面边走边转，或者沿磁轴通入电流。

写到末尾两句时，他换了口气，像是在给一名熬夜的博士生打气。

Astra交卷时，第一句话就是：我找到了一组显式、精确的解。

Landreman列出的所有硬性条件，这组解全部满足。

压力不是常数，从内到外一层层变化；一层层嵌套磁面，也都能用公式精确描述。

正中央的磁轴上下起伏，是一条非平面曲线；甜甜圈绕一圈，各处形状不同，没有轴对称性。

切开第一组解，三个位置的截面形状各不相同，磁轴也上下移动

接着，它主动指出了短板。这组解的旋转变换ι是整数，磁力线沿甜甜圈走一圈，正好绕截面转两整圈，回到起点，首尾闭合。

用它的说法，绕环一圈的返回映射是恒等映射。

Landreman在提示词中提到，ι不是整数只是加分项，所以这组解算过关。但他内心更想要的是ι取无理数的情况，这样磁力线永远回不到起点，最终在磁面上缠满一圈又一圈。

第二天下午4点05分，Landreman把这组解作为附件发回，要求它把加分项也拿下。

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。结尾还是那句打气的话。

这一次，Astra思考了33分37秒，第一轮回复是“没做出来”。

但它并非空手而归，而是证明了一个限制条件。

第一组解基于一套“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。

无论怎么调整频率和参数，这三个频率都会被锁定成整数比，ι永远是整数，磁力线最终都会闭合。

也就是说，在第一组解的基础上修补，从根上就走不通。

在同一段对话中，它随后换了一套构造，交出了第二组解。

这一次，ι随磁面变化，物理学家称之为磁剪切，几乎每一层磁面上的ι都是无理数。

第二组解：磁面边走边扭，红色和黄色是磁力线

交卷前，它还自行验算，在1202个点上代入方程，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。

一是磁轴是否为平面曲线；二是真空旋转变换是否非零，即仅靠外部线圈、不依赖等离子体自身电流，磁力线是否还会绕截面旋转。

11分钟后，Astra给出了答案。

磁轴位于一个平面上，呈椭圆形；真空旋转变换很小，但确实不为零。

两天时间，Astra交出了两组解。剩下的十来天，是人的工作。

他用仿星器平衡求解器DESC，将两组解各算了一遍，又用SymPy和Mathematica将方程逐项推导了一遍。

9月22日，论文上传至arXiv，致谢开头写道：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。所有方程均由作者手工确认。

他还将三段对话导出为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，是将上亿度的等离子体，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，压力从中心向外一层层下降。

等离子体向外冲的力，与磁场的力处处抵消，物理学家称这种状态为MHD平衡。

托卡马克（如ITER和中国的EAST）是轴对称的，绕环一圈，截面形状不变。这种平衡归结为一个二维的Grad-Shafranov方程，几十年前就已算清。

方程名中的Grad，正是后来提出这个猜想的那位。

仿星器（如德国的Wendelstein 7-X）走的是另一条路，依靠一圈扭曲的线圈产生磁场，故意不对称。

Wendelstein 7-X的磁体，蓝色的是扭曲的非平面线圈

问题就出在这个不对称上。

1967年，纽约大学Courant研究所的Harold Grad在《Physics of Fluids》上发表论文，写下了一句判断：我们认为，不太可能存在一般的一类具有光滑压力的环形平衡。

1985年，他又进一步断言：除了对称的例外，不存在光滑依赖参数的解族。也就是说，不对称的解即便碰巧存在，也只能是孤零零的个例。

那篇论文的题目，就叫《简单环形等离子体平衡不存在性的理论与应用》。

这等于对仿星器派说，你们想造的那个完美磁笼子，严格来说可能根本不存在。

此后几十年，仿星器照样在设计、建造，但依赖的都是近似解和计算机数值计算。算出的那个平衡，究竟是真实存在，还是近似带来的假象，无人能保证。

离严格答案最近的尝试，有两类。

一类是近轴展开，仅在磁轴附近算出近似解，远离磁轴便失效。

另一类是1970年物理学家Lortz的证明。即一种带镜面对称的不对称平衡确实存在，但这种解的旋转变换ι等于零，磁力线不会绕截面旋转，无法约束等离子体；而且他只证明了解存在，未能将解写出来。

而Landreman这两组解，将这些缺口一次补齐。

它们在整个甜甜圈内都严格成立，不限于磁轴附近；ι不为零，磁力线确实绕截面旋转；而且是精确解析解，公式可直接写在纸上。

磁场、磁面和压力，全部用初等函数写出，即平方根、三角函数这类最基本的式子。整个区域处处光滑，压力在磁轴上最高，向外一路下降（压力梯度仅在磁轴上为零）。

对此，Landreman本人在论文结尾写道：对仿星器聚变来说，能确定地知道这种强非对称、磁面完美的平衡原则上存在，令人安心。

早一天，数学家带着GPT和Claude也推翻了它

就在Landreman发论文的前一天，9月21日，另一篇论文先挂了出来，题目直截了当，就叫《Grad猜想的反例》。

作者是布朗大学的Javier Gómez-Serrano、牛津大学的Mitchell Taylor和以色列巴伊兰大学的Lukas Liehr。

Gómez-Serrano此前与DeepMind合作，用AI在流体方程中寻找奇点，是AI数学圈的熟面孔。

他们走的是纯数学路线，主力工具是硬核分析中的Nash-Moser迭代，整篇论文写了147页。

他们构造的平衡，形状像一个N瓣的花环。绕中心轴每转360/N度，形状重合一次，除此之外没有其他对称。数学上，这叫对称群恰好是循环群C_N，N可以取任意足够大的整数。

Gómez-Serrano团队构造的平衡：嵌套的压力面、一条闭合的磁力线和磁轴

Grad当年的判断是，光滑的平衡至少得占据轴对称、镜面对称、螺旋对称中的一种。这批花环一样都不占。它只在转过固定角度时才重合，而轴对称要求转任意角度都不变，所以不算。

更关键的是，这些平衡能随一个参数连续变形，构成一整族。Grad 1985年断言“不存在光滑的解族”，这句也被一起推翻了。

此外，主结果还配了一套Lean 4形式化证明。

Lean仓库首页，上面是形式化的主定理，下面是交互图

这147页是怎么写出来的，论文里有一段专门的介绍。

项目于7月开工。三位作者先自己搭建问题，画好一张详细的构造路线图，剩下的细活交给了大模型。

GPT-5.6 Sol、Claude Fable 5和Claude Opus 5轮番上阵，路线图中未写细的地方，由它们补充技术细节、协助计算、挑出数学错误。那套Lean代码，也是这几个模型在作者全程监督下写出来的。

到Lean验证后期，他们换上了更新的GPT-6 Astra和Claude Fable 5.1，最后的校对也交给了它们。

就这样，一道悬了59年的难题，在AI的助力下一周之内被两篇论文前后脚推翻。

下一个被推翻的，可能在物理系

一个月前，OpenAI宣布用上万个Agent跑了88小时，攻克了纳维-斯托克斯方程那道千禧年难题。

这一次，用上的只是一位物理学家、一个对话框和20分钟。

Landreman还将提示词全部公开，谁都可以照着提问。

论文挂出一周多，做AI数学的数学博士Przemek Chojecki将这些结果丢给GPT-6 Astra和Opus 5.5，又挖掘出了更多反例族。

这些新解尚未经过Lean验证和同行检验。但一族解刚公开，就已经有人用AI接着往下挖掘了。

接下来，会有越来越多的物理学家效仿Landreman，将抽屉里悬了几十年的老问题，原样丢给AI。

这一次是核聚变。下一次，可能是材料、天体，或者任何一道被近似解凑合了几十年的方程。

参考资料： https://x.com/itsolelehmann/status/2107144201314181183 本文来自微信公众号“新智元”，作者：ASI启示录，编辑：摩西，36氪经授权发布。