中秋節講AI的數學證明

一言以蔽之:AI能證明很多數學定理,卻未必能帶來很多價值。

AI Solve Math Problem

數學說故事日

今年的中秋節在公曆的9月25日,同時這天也是數學說故事日(Math Storytelling Day),這個節日是由Natural Math社群所發起的,鼓勵人們將抽象的數字轉成故事,來激發大眾對數學的學習熱忱。

AI解決世紀數學難題

這陣子最熱門的數學故事就是AI解數學難題了。

這一天,數學界發生驚天動地大事,無數頂尖學者87年來都無法證明正確性的代數幾何難題「雅可比猜想」──不用證明了,這個猜想本身就是錯誤,證偽主角甚至還是AI模型Claude Fable 5。
Anthropic員工暨數學家Levent Alpöge在社群軟體隨手寫下一句話與一段簡潔數學公式,沒有大篇長論、沒有發表論文,就那樣輕描淡寫指出雅可比猜想在三維空間的明確反例,一夜之間超過2000萬次瀏覽。

AI讓數學界大地震!「87年未解難題」雅可比猜想被Claude一夜解決(科技新報@2026/07/25)

千禧年數學難題是克雷數學研究所於2000年提出的7道數學界公認最困難的未解問題,每破解一題可獲得100萬美元獎金。「納維-斯托克斯存在性與光滑性問題」正是其中之一。
OpenAI是在今年的9月1日才開始解這道數學題,總計動用了1萬個AI代理人,耗時88小時,1300億個輸出Token,大約1500萬美元的成本,於9月5日解出這個問題,並以Lean完成形式化驗證。

OpenAI宣稱其AI系統解出了七大千禧年數學難題之一(iThome@2026/09/09)

新的數學工作流程

著名的數學家陶哲軒在史丹佛大學發表了《New mathematical workflows》的演說,他在演講一開始就給出一張圖,說明數學開始要經歷其他科學領域早就經歷過的革命,也就是co-author越來越多的趨勢。很久以來,數學論文的作者署名都是一二個人而已,不像其他學科都是很多共同作者。

這意味著什麼呢?

以前,數學證明是很稀缺的,誰第一個證明出來,就得到一切的榮譽。

例如Andrew Wiles從1986年就開始研究費馬大定理,一直到了1994年才得到正確的證明,為這場超過三百年的數學懸案畫下句點。因此Wiles得了一堆獎,甚至本來菲爾茲獎(數學界的諾貝爾獎)只頒發給40歲以下的人,但Wiles已超過40歲,國際數學聯盟還因此弄了一個特別獎頒給他。

然而,現在到了AI的時代,數學界也開始進入證明充裕,甚至是過剩的年代。

一個又一個的經典數學題被AI解開,AI還可以寫出Lean的格式化語言,將數學定理寫成嚴格的程式碼,就可以用系統逐行檢查邏輯,來確保這個證明完全正確而沒有漏洞。

但這一大堆AI新搞出來的證明太多了,太多東西要看,人類數學家看不過來,就束之高閣,因而沒有人去消化,就等於什麼都沒證明。

陶哲軒在演講中裡把數學證明分成三個步驟:

  • 生成(proof generation):找到完整的證明。
  • 驗證(proof verification):檢查證明是否正確。
  • 消化(proof digestion):向他人簡化和解釋證明,並將其與過去的文獻以及未來的方向聯繫起來。

其中第一個和第二個步驟,AI和程式都能自動化處理,然而第三個步驟,目前卻是完全空白,AI無法將這些證明轉化成人類看得懂的洞見,就沒有辦法帶來價值。

第三個步驟是很有價值的,例如許多數學家前仆後繼努力的費馬大猜想(現在是費馬大定理了),研究過程中就出現了Taniyama-Shimura theorem,這定理把模形式與橢圓曲線,兩者關聯起來,將兩個原本看似無關的數學領域(數論與代數幾何)連結起來,而形成了一套強大的新研究框架。

陶哲軒主張,既然證明生成和驗證已不再是瓶頸,數學界就不再將證明視為解答過程的最終環節,也不再關注「第一個完成證明」或「僅僅完成證明」,而是會要求論文發表者同時負責證明的消化工作,讓一條被形式化驗證正確的證明,變成真正對數學家有用的知識。