困扰数学圈22年的难题，居然被协和实习医生解决了？

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（来源：新智元）

新智元报道

刚刚，数学圈炸了。

一个折磨了全球顶尖数学家22年的核心猜想，竟然被一位协和神经外科医生给解决了？

他通过自学数学，用ChatGPT 5.6自主跑16小时，终结了这个22年的数学悬案。这简直太魔幻了。

2026年7月30日，美国华盛顿大学应用数学系教授Alex Townsend像往常一样，打开了arXiv。

在此前的一年里，Townsend几乎形成强迫症式的习惯：他每隔一段时间就会向GPT 5.6提问，试图让它证明数值线性代数领域那个著名的悬案——Crouzeix猜想。

在过去几百次尝试中，AI给出的答案要么逻辑漏洞百出，要么在试图跨越某个关键引理时陷入僵局。人类在这个猜想面前已经撞墙了整整22年，AI似乎也并不比人类更聪明。

然而，这一天折磨数值线性代数界整整22年的Crouzeix猜想，被证明了。

作者不是数学家，是北京协和医院神经外科住院医师，Shanmu Jin。

他并没有正规的高等数学科班背景，本科读的是地质，后来拿了医学博士，他的唯一助手，就是GPT-5.6。

GPT-5.6在一次约16小时的自主运行中，解决了这道难题，全程无人干预。

而且，验证者名单里，有Michel Crouzeix本人——22年前亲自出这道题的人，如今亲自盖章，宣告它解决。

Townsend和Greenbaum，也都是这领域的专家，看完解题过程后，他们只有两个字形容自己的感受：「震惊」。

当一位协和住院医师自学数学

故事的主角名叫金山木（Shanmu Jin），是北京协和医院的一名博士后研究员兼神经外科住院医师。

他的履历，跟数学没有任何关系。

他的本科专业是地质学，后来跨界学医，最终获得了医学博士学位。他所受过的全部数学教育，就是普通理科生要学的基础课。

「此外的一切数学知识，都是我自学的。」在给原稿作者（Alex Townsend和Anne Greenbaum）的邮件中，金医生轻描淡写地写道。

一个神经外科医生，为什么会去啃硬核的数学猜想？

这一切源于金医生在临床和科研中的一个痛点：经颅超声研究。

在试图用超声波穿透人类复杂的颅骨结构时，他一头撞进了「矩阵分析」的庞大领域。在自学的过程中，他偶然瞥见了那个在数值线性代数界如雷贯耳的名字——Crouzeix猜想。

这个猜想的表述异常简洁，且其背后关于「数值域」的几何直观形态极具美感。这种极致的简洁与优美，深深吸引了这位跨界者。

他决定试一试。不是用传统的纸笔推导，而是用大模型。

折磨数学界22年的「魔鬼常数」

为什么这些数学家如此震惊？我们首先需要知道，Crouzeix猜想到底有多难。

在现代应用数学和工程计算中，矩阵（Matrix）是描述万物运行的通用语言。

从量子力学的态叠加，到谷歌搜索的 PageRank 算法，再到今天训练大语言模型时的超大规模参数迭代，本质上都是庞大矩阵在复平面上的投影与演变。

然而，非正规矩阵（Non-normal Matrices）的行为极其诡异，它们就像一群脾气暴躁、不可预测的野兽。

为了驯服它们，法国数学家Michel Crouzeix在2004年提出了一个极具几何直观的美妙猜想：

对于复平面上的任意多项式p和任意矩阵A，其谱范数总是可以被其在「数值域」 W(A)上的最大值所约束。

而这两者之间的最优常数，正好是 2。

形式化地表达即为：

这个不等式在应用数学界极其重要。

如果它成立，我们就能把复平面上的标量逼近误差，直接转化为矩阵函数的范数界。这对于分析矩阵函数、GMRES迭代法以及Krylov子空间方法等有着决定性的意义。

然而，「证明这个常数是2」成了无数数学家的噩梦。

但那扇通往常数「2」的大门，依然死死关闭着。直到2026年7月30日。

2007年，Crouzeix本人耗尽心力，也只能证明该不等式在常数为11.08时成立。

十年之后的2017年，美国数学研究所（AIM）甚至在圣何塞举办了一场为期一周的专题研讨会，聚集了全球顶尖的专家，探讨理论进路、数值证据、矩阵扩张等各种武器。Crouzeix与合作者帕伦西亚（Palencia）终于将这个普适常数降低到了2.414。

自那以后，人类的数学工具箱仿佛耗尽了最后一滴油。

直到这个夏天，一个拿着手术刀的「圈外人」闯了进来。

魔改「神级提示词」，ChatGPT狂奔16小时

一个临床日程极为艰苦的协和神经外科住院医，是怎么做到的？

秘密在于提示词工程（Prompt Engineering）。

金医生并没有把AI当成一个简单的问答机器，而是将其化身为一个庞大的虚拟数学研究院。

他借用并改装了OpenAI在攻克Cycle Double Cover猜想时使用的那份著名提示词，布置了一个极具战略眼光的局：

物理断网（剥夺外部依赖）：提示词明确切断了系统对公开外网和其他外部上下文的访问权限。他不希望AI去搜索引擎里「抄袭」人类历史上那些失败的旧思路，而是逼迫它从公理出发，进行纯粹的原创思考。

多分支与发散思维（拒绝过早收敛）：他要求ChatGPT启动大量的「子智能体」，让它们沿着真正不同的路径分别探索。指令中严厉警告：不许过早地收敛到同一个看似诱人的思路上！

残酷的对抗性审计（养蛊模式）：候选的证明策略必须被反复置于对抗性审查之下。只有当其他智能体成功找到反例时，一条路线才会被彻底排除。

死磕到底的决心：提示词下达了死命令：在拿到一份能经受住极端逻辑检验的完整证明之前，绝对不许放弃。

设定好这一切后，金医生按下了回车键，然后转身去忙工作了，全程再未干预。

在ChatGPT Work模式下，GPT-5.6 Sol 就像一头不知疲倦的数字巨兽，在数学的深海中连续狂奔了大约16个小时。

在这16个小时里，AI经历了几万次假设、推翻、重建，最终成功证明。

当数学家们看到这个定理时，他们被深深震撼了：AI并没有使用人类预想中那种极其繁杂的硬估计，而是通过一种巧妙到令人拍案叫绝的「采样策略」，化简成了一个出人意料简单的「正性条件（positivity condition）」。

这就像人类一直在尝试用蛮力推开一扇巨大的铁门，而AI只是在门缝里找准了一个极其微小的受力点，轻轻一拨，门开了，堪称降维打击。

金医生谦虚地表示，找到这个关键思路「肯定有运气的成分」。但所有人都知道，机会只留给设计了完美罗盘的人。

更令人钦佩的是，金医生将这一过程完全开源。他的GitHub仓库里不仅有最终论文，还有那段神级提示词、历次迭代的手稿、Lean 4形式化证明代码以及公理审计报告。一切都在阳光下，接受全人类的检验。

开源地址：https://github.com/jinshanmu/CrouzeixConjecture

预印本：https://www.preprints.org/frontend/manuscript/f5469a625a8e7313e19bbf4d6c608cff/download_pub

八天后的第二份证明，数学界的震动

起初，面对这份横空出世的预印本，顶尖数学家们是带着怀疑审视的。毕竟，「圈外人宣布解决世界级猜想」在数学界往往是一场闹剧。

但仅仅几个小时后，Alex Townsend和Anne Greenbaum的怀疑变成了震惊，最终化为惊叹——「这个论证是真的成立！」

随后，Crouzeix猜想的提出者、著名数学家Michel Crouzeix本人也亲自下场，一行一行地死磕了这份证明。

最终，一锤定音：金医生的手稿是正确的。22年的悬案，彻底终结了。

然而，这场由AI引发的学术地震才刚刚开始。

就在金医生的预印本发布仅仅8天后（8月4日），另外两位数学家 Emiel Lorist 和 Felix Schwenninger 突然发布了一份仅有 5 页纸的独立证明！

标题：A SOLUTION TO CROUZEIX’S CONJECTURE

预印本：https://arxiv.org/pdf/2608.03841

这5页纸的证明思路与金医生完全不同，它极其短小精悍，将经典的双层势表示法与关于2-扩张的扰动引理结合在一起。

对于传统数学家来说，这种证明方式更符合人类原有的认知习惯，显得更加「友好」。

巧合的是：Lorist和Schwenninger坦言，他们在探索证明策略时，同样使用了 ChatGPT 5.6。

一项22年无人能解的难题，在AI的加持下，仅仅相隔8天，涌现出了两份截然不同却同样精妙的证明！

得知此事后，金医生不仅没有因为「被抢风头」而懊恼，反而感到纯粹的喜悦，他认为这是对自己方法的一种有趣补充。

黄金时代的黎明

在2026年的这个夏天，历史的齿轮悄然转动。

数学史上，不乏医学家取得重要的数学成果，但各个都是当时受过专门数学训练的天才。

这可能是第一个长期悬而未决的猜想，被一个没有受过专门数学训练的医生，借助AI彻底解决。

仅仅在几年以前，要想象一个AI系统能在重大猜想中贡献出「决定性的证明思路」，简直是天方夜谭。

但现在，它实实在在地发生了。

这就像天文学史上的两次飞跃。

第一次，是天文学家必须手拉肩扛地计算轨道数据，只有极少数神童才能窥探星空。第二次，则是伽利略做出了望远镜。

这毫无疑问是应用数学乃至整个科学界「黄金时代」的开端。科学的发现将被空前加速，不同学科之间的壁垒将被AI轻易击穿。

但同时，这也意味着一场身份的重塑。当庞大的算力开始接管推导，当神经外科医生也能在手术之余摘下数学皇冠上的明珠，「成为一名数学家」或者「成为一名科学家」的定义，正在经历一场剧烈的撕裂与新生。

未来已来。拿着AI这架望远镜，你想好要瞄准哪片星空了吗？

参考资料：

https://alextownsend.net/essays/SIAMNews_CrouzeixConjecture.pdf

https://www.preprints.org/manuscript/202607.1919

https://aimath.org/pastworkshops/crouzeix.html

编辑：大卫