

新智元报道
Anthropic近日宣布,其AI模型Claude在理论物理领域取得前沿突破。在几乎无需人类干预的情况下,Claude连续运行数日,成功攻克了高能物理学界极具挑战性的“九圈散射振幅”计算难题。具体而言,它计算出了平面N=4超杨-米尔斯理论中六粒子振幅的九圈结果,打破了人类此前停留在八圈的极限纪录。值得一提的是,杨-米尔斯理论由杨振宁与米尔斯于1954年创立,是现代粒子物理学的基石,其任何高阶计算均堪称人类脑力极限。

更具颠覆性的是,Claude完成这一突破仅凭一个简单的提示词,且花费仅数千美元。数天后交出的答案中,仅部分展开式便高达300亿项。负责验证结果的物理学家Lance Dixon感叹,理论物理学家早已意识到大型语言模型迟早会颠覆物理学,而他亲身体验这一天的到来是在9月1日。

物理学家公开“挑衅”:AI能否突破散射振幅极限?
事件起因源于前理论粒子物理学家、现任科普作家Matt von Hippel的“挑衅”。他曾是五圈、六圈和七圈计算论文的作者之一。面对AI的飞速发展,他表示除非亲眼见证,否则不信AI能解决其专业领域的难题。

他指出,从国际象棋到围棋,再到蛋白质结构预测,学术界往往先对AI表示怀疑,直到其攻克本领域难题。他认为“散射振幅”计算尤为特殊。上个月,他在博客上向各大AI公司发出挑战,要求证明AI能在普通学者可负担的预算内,解决散射振幅领域的悬而未决之题。其中一道核心难题便是:将N=4超级杨-米尔斯模型计算至第九圈。

在理论物理中,物理学家通过“散射振幅”公式预测粒子行为。为逼近真实答案,需不断叠加被称为“圈”的精细修正层。每增加一“圈”,计算量呈指数级增长。实际操作中,人类大多停留在第二或第三圈,最精确的预测也仅用至第五圈。在特殊测试模型中,SLAC国家加速器实验室的Lance Dixon教授团队耗费多年才达到人类极限“八圈”。“九圈”看似需要海量算力与无数天才大脑。Matt给AI的挑战,简单而直接。

无人值守数日:Claude以极低算力成本攻克“九圈”
面对公开挑战,Anthropic的科学家悄然应战。8月底,其两名物理学家员工Liam和Siddharth告知Matt挑战已攻克,且并未消耗百万美元级别的算力。

研究团队使用了专为科学家设计的Claude Science系统及Fable 5.1模型。他们仅输入了一个简单的提示词:计算平面N=4 SYM模型在九圈下的六粒子振幅,并留言让Claude自主运算,每隔4至6小时汇报进度。随后,Claude在无人值守下展开高速推演。

巧妙运用“自举法”突破内存瓶颈
Claude运用了Dixon团队开发的“自举法”(bootstrap),通过物理法则在无数参数中排除错误选项。它采用原始自举法和间接形状因子法两种路径分别计算。

在原始自举法中,Claude调用Python和SymPy库进行硬算。在间接形状因子法中,Claude全程采用整数求解以避免小数误差。面对九圈计算中185万个未知数导致的内存溢出问题,Claude巧妙利用对跖对偶性“猜”出部分答案,将未知数降至7.6万个,最终通过物理规则筛选出唯一解。最终结果光单个切面就包含300多亿项。


算力成本仅需数千美元
令人惊叹的是,解决这一物理学悬案的成本极低。按普通用户标准,两条计算路径总花费约数千美元,主要源于Claude长时间运行。其中,直接自举路径纯粹用于运行Python代码的算力成本仅约100美元,这相当于租用96个CPU运行一周。
前世界纪录保持者验证:被AI“截胡”深感振奋
结果出炉后,Anthropic邀请“八圈”纪录保持者Lance Dixon教授进行验算。9月1日,恰逢Fable 5.1发布当天。

Dixon教授拿到结果后极为震撼。他深知该计算的难度:过程犹如搭建纸牌屋,任何代码或符号错误都会导致全盘崩溃。而Claude不仅未崩溃,还自主编写所有繁琐代码,完美避开陷阱。经过两周严密验证,Dixon教授确认Claude的九圈结果准确无误。


Dixon教授对此感到豁达与兴奋。他指出,其团队本就在训练定制模型预测高圈数,且Claude使用了他们开发的方法与格式。他评价道:“除了我的合著者,Claude可能是世上最懂我2019年和2023年论文的‘人’。”同组学者也感叹,尽管被AI“抢发”令人意外,但这是技术发展的必然。


极限反转:中国团队借助GPT-6同步突破“九圈”
戏剧性的是,Anthropic官宣不久,出题人von Hippel收到了中国科学院理论物理所何颂团队的重磅消息。何颂团队在散射振幅领域享有盛誉,提出了多项开创性理论。

9月17日,何颂、景继荣、李想将六粒子振幅从二圈到九圈的核心骨架数据公开于学术平台Zenodo,发布时间早于Anthropic官宣8天。

据悉,何颂团队同样借助了AI,GPT-6辅助计算了部分约束条件,但整体框架由人类主导。Dixon教授自嘲接连被“纯AI”和“人机协同”抢发。

此前AI攻克数学难题引发了对其能否解决物理难题的探讨,如今Claude的表现给出了肯定答案。尽管N=4超杨-米尔斯模型属于“玩具模型”,距解释真实宇宙尚有距离,但其象征意义堪比AlphaGo战胜李世石,证明了机器在人类直觉领域的巨大潜力。

正如Dixon教授所言:“大语言模型能执行复杂计算配方是巨大胜利,但当它们能提出新的物理学原理时,那才是真正触及人类灵魂的时刻。”科学界的低垂果实,或许比想象中更多。
参考资料:
https://x.com/anthropicai/status/2103541577083719888
https://www.anthropic.com/research/yes-claude-can-do-nine-loops
https://itp.cas.cn/sourcedb/zw/zjrck/dsjs/201509/t20150910_4423219.html
https://arxiv.org/pdf/2602.12176

