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三位数学家证明 OpenAI 的 Navier–Stokes 爆破方案离不开人为构造的外力,Clay 千禧年难题本体仍未解决
据 (《科学美国人》)2026 年 9 月 21 日报道,OpenAI 两周前用内部大语言模型(large language model, LLM)生成的 Navier–Stokes 方程(纳维–斯托克斯方程)证明,正面临一场新的争议:它解的其实是 Clay 官方问题表述中允许外加力项的选项 (C),而多数数学家真正研究的是不含外力的原始问题。芝加哥大学数学家 Luis Silvestre 在报道中说:「最重要的问题仍未解决。Clay 的问题算是了结了,但 Navier–Stokes 方程的主问题还没有。」
报道提到的新证据在四天前就已出现在 arXiv 上:9 月 17 日,数学家 Peter Constantin、Mihaela Ignatova 与 Vlad Vicol 提交论文(),证明凡是具备 OpenAI 构造两大关键特征的解,只要外加力在空间变量上实解析,解在候选奇异点处就保持正则;由此推出,这样的爆破只能由一个非解析、且在奇异点附近不消失的人造外力驱动。Scientific American 据此写道:OpenAI 的方法永远无法推广到完整问题,除非出现全新的想法。
选项 C:官方表述里留给外力的位置
Navier–Stokes 方程组是描述流体运动的基础数学模型。这份由 Clay Mathematics Institute(克雷数学研究所)悬赏 100 万美元的千禧年大奖难题问的是:方程的解是否总会保持光滑,还是可能在有限时间内「爆破」——流速在个别点趋于无穷,而这种情况在真实世界中不可能发生。
2000 年由数学家 Charles Fefferman 执笔的给出四条并列命题 (A)、(B)、(C)、(D)。(A) 与 (B) 要求外加力项 f 恒等于零,问的是光滑解是否总存在;(C) 与 (D) 则允许解使用一个给定的光滑外加力——比如重力——要找的是让光滑解不存在的爆破情形。OpenAI 的证明走的是后一条路:其构造在一个 C∞ 光滑的体力(body force)存在下建立有限时间爆破。
Scientific American 的报道称,不少专家认为这种做法不自然:它解的是一个与真实情形脱节、因而不如原题有意思的变体——LLM 在问题的表述框架里找到并利用了一个「漏洞」。数学家 Diego Córdoba 并不否认外力设定的物理依据:「我们已知的所有流体都处在某种外力之下。所以有力项是完全合理的。」但数学家 Luis Martínez-Zoroa 承认:「确实,其他大多数团队考虑的都是没有外力的情形。」多数专家想要的,是由流体内部自发的力导致的爆破,而不是靠一个精心设计的外力把解推破。
9 月 17 日的新论文:解析外力下,OpenAI 式解必然正则
论文题为《Regularity of asymptotically axisymmetric solutions to the 3D Navier-Stokes equations with analytic forcing》(),归类为 math.AP(偏微分方程分析)。
据,三位作者先按 OpenAI 手稿的陈述复述其设定:对每一个粘性系数,构造给出一个光滑解和一个外力,解的空间支撑紧致(只在有界区域内非零)、动能有限,并在有限时间爆破——速度沿逼近原点的路径发散,爆破点孤立。外力本身是动量方程在构造假设下剩下的「残差」,虽然 C∞ 光滑,却不是实解析函数:支撑紧致使它在全空间上不解析,在奇异点附近也不解析。论文从这份手稿中挑出进入定理的两条关键特征:(i) 解的角向均值满足特定的、各向异性的 Type II 界;(ii) 解在一个不断收缩的核心区域内严格轴对称。
定理随之给出:若具备这两条特征的解由一个实解析的体力驱动,则候选奇异点其实是正则点——速度在该点附近保持有界。推论是,只要外力在爆破时刻之前保持 C² 有界,它在奇异点附近就既不能恒为零,也不能在空间变量上实解析。零力场显然是实解析函数,所以无外力的情形被直接覆盖:OpenAI 式的爆破在无外力时不会出现。
证明思路是在候选奇异点处,用先验界提供的各向异性长度尺度逐层放大,得到「远古极限」(ancient limits),其偏微分方程演化带来额外的刚性;这一想法源自三位作者更早的工作与一篇配套论文。论文同时写明:作者并未验证 OpenAI 构造本身的正确性,只是以其陈述为前提展开。Scientific American 把结果概括为:新工作毫不含糊地表明,一旦撤掉外力,爆破就会消失;OpenAI 的方法若不使用一个与现实世界中任何情形都不同的、极其刻意设计的外力方程,就永远行不通。
OpenAI 解出的是表述 C,数学家要的是无外力原题
回到 9 月 8 日:OpenAI 宣布其内部模型证明了 Navier–Stokes 方程会在极少数情形下爆破。据 ,这是七道千禧年大奖难题中第二道被宣布攻克的问题,也是第一次由一家 AI 公司完成;公司称证明已用形式化验证语言 Lean 完成认证。
9 月 21 日的报道确认,OpenAI 的结果在 Clay 的原始表述下确实成立——而原始表述的选项 (C) 允许解使用外力。Silvestre 说:「他们本质上证明了:带外力的那个表述,与我们真正想解的问题并不是一回事。」报道的结论是,LLM 的这份结果不会、也永远不会回答数学家真正关心的那个 Navier–Stokes 问题。
forcing 方案的先来后到:9 月 7 日到 9 月 8 日
围绕这份证明的争执不止于「解的是不是对的问题」,还有方法出自谁手。据 9 月 8 日的报道,Diego Córdoba 与 Luis Martínez-Zoroa 最初提出这套被称作「forcing」的方法;9 月 21 日的报道补充说,过去几年,两人把全部精力放在这个方程的冷门角落上,设计了一套用特定外力触发爆破的方案。
9 月 21 日的报道回顾了时间线:9 月 7 日,另外两位数学家利用 Córdoba 与 Martínez-Zoroa 的方案(并结合 AI),实现了无摩擦流体——也就是粘性为零的 Euler 方程——的爆破,这被广泛视为迈向 Navier–Stokes 爆破的重要一步;OpenAI 在不到一天后完成了收尾。Scientific American 称,这一时间安排引发了相关数学家与公司之间的激烈争执。而据 9 月 8 日的报道,9 月 7 日实现 Euler 爆破的正是数学家 Tristan Buckmaster 与 Levent Alpöge(Anthropic 员工)——Buckmaster 在 OpenAI 宣布前夜于社交媒体发文通报了这一结果。
争执随之公开化。Buckmaster 在周一(9 月 7 日)的声明中指控 OpenAI 在得知他与 Alpöge 的进展后采用了与他们相同的方法,OpenAI 否认了这些指控。OpenAI 数学家 Sébastien Bubeck 在周二(9 月 8 日)的媒体简报会上说,公司内部模型是用完全不同的方法独立解出 Euler 问题的,但他承认公司在完整问题上的解法确实与两位数学家的方法相似,并称证明是周末完成的——也就是在 Buckmaster 所称消息已经传到 OpenAI 之后。「我们没有用他们的提示词或证明来提示我们的模型。」Córdoba 当天说:「我们有点震惊。」「如果这事真成了,对我们来说会是个大意外。」
找爆破容易,证明爆破不可能难
Scientific American 指出,这场风波对「人类战队」(team humanity)可能反而是个好消息:LLM 擅长在无穷多的流体情境中挑出确实存在的爆破——找到那个恰好打破方程的精确构造;而证明「爆破不可能发生」,是 AI 目前还不擅长的数学。Cao-Labora 说:「和 LLM 相比,我们也许没那么吃亏,甚至可能占优。LLM 特别擅长构造非常显式的东西,而(目前)在建立新理论上就没那么强。」
Scientific American 写道,无论通往完整答案的路需要一个新的爆破构造,还是一整套新的数学分支,越来越没有人敢赌机器会输。「这项技术在一年里的进步让我们惊叹——所以我们不知道一年后会是什么样。这对整个学界真是一次警醒。」Cao-Labora 说。
这场争议也给流体动力学界留下一个此前少有人认真对待的可能性:Navier–Stokes 方程也许只能在外力作用下爆破——数学上可以把流体放进一个不真实的具体情境里打破方程,爆破却永远不可能出自流体自身。Cao-Labora 说:「此刻真的很难说。这个问题的答案是什么,会决定人们如何看待 OpenAI 的贡献。」如果最终证明确实如此,他预计,「人们大概会回头看 Clay 的问题,然后说:『当初就不该把外力写进题目里。』」