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1859年,一位33岁的德国数学家交出了一篇只有八页的论文,并坦承其中一些结论"还没有完善的证明"。
谁也没想到,这几页纸会让此后一代又一代最聪明的头脑,前赴后继地撞上同一堵墙。
他就是伯恩哈德·黎曼。2026年9月17日,恰是他诞辰两百周年。
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伯恩哈德·黎曼所出生的村庄Breselenz,但他是在Quickborn长大。图源:wikimedia
黎曼出生在德国汉诺威王国一个偏远乡村的牧师家庭,1866年因肺结核病逝于意大利,年仅39岁。
他在哥廷根大学完成博士论文时,导师正是高斯。1859年,他又接任了狄利克雷的教授席位。
他生前正式发表的论文屈指可数,却几乎篇篇改写了一个数学分支。黎曼几何、黎曼曲面、黎曼积分,后来连爱因斯坦的广义相对论,也要借他的几何语言来书写。
而那篇八页论文里随手写下的一个猜想,至今无人证明,也无人推翻。
八页纸里的"素数密码"
素数,是只能被1和自身整除的数,比如2、3、5、7。它们看似杂乱无章地散落在数轴上,却是整个算术大厦的"原子"。
黎曼的天才之处,在于把数素数这件事,变成了研究一个复变函数——ζ函数的零点。
他发现,这个函数的"非平凡零点"似乎都整整齐齐地排在一条竖线上,也就是实部等于1/2的"临界线"。
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黎曼猜想:黎曼 ζ 函数的非平庸零点的实部都是1/2。图源:wikimedia
黎曼猜想说的正是:所有非平凡零点,无一例外,全都落在这条线上。
这听起来像是抽象的几何游戏,实则关乎素数分布的误差能被控制得多精确。
打个比方,如果素数是一首交响乐,这些零点就是构成旋律的一个个音符。黎曼猜想断言,这首曲子和谐到了极致,没有一个跑调的音。
1900年,希尔伯特把它列入23个数学问题。2000年,美国克雷数学研究所又将其列为千禧年大奖难题,悬赏100万美元。
为什么160多年攻不下
第一重难处在于"无穷"。计算机已验证了数以万亿计的零点,全部乖乖落在临界线上,但零点有无穷多个,验证再多也不等于证明。
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黎曼在柏林大学修课证明(Abgangszeugnis)显示的第一学期课程:数论、分析方法在数论中的应用、光学、球面天文学、近代史。图源:参考文献
数学史上早有前车之鉴:有些猜想在极大范围内都成立,却在更遥远的地方被一个反例推翻。
第二重难处在于"工具不够用"。1914年,英国数学家哈代证明临界线上有无穷多个零点,但无穷多并不等于全部。
此后的进展,是一点点抬高"落在线上的零点比例"的下限。美国数学家莱文森在1974年证明至少三分之一,布莱恩·康雷在1989年推高到40%以上。
又过了三十多年,人类只把这个数字往前挪了不到一个百分点,停在约41.6%。
更吊诡的是,在一个与整数相似的"函数域"世界里,黎曼猜想的类似版本早已被韦伊和德利涅证明。可要把那套方法搬回真正的整数世界,至今无人知道路在何方。
1972年,美国数学家蒙哥马利与物理学家戴森在一次茶歇中发现,零点间距的统计规律竟与原子核能级惊人相似,物理学家也由此加入了这场围猎。
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黎曼的墓碑,位于意大利马焦雷湖畔Biganzolo公墓。图源:wikimedia
也正因如此,黎曼猜想常被称为数学界的"圣杯"。
许多数学家相信,最终的证明需要一种全新的数学,而不只是更聪明的计算。
AI能当"破壁人"吗
2026年,这个老问题迎来了一位新挑战者。
今年8月,美国人工智能公司Anthropic宣布,其一款未公开的研究版Claude模型,把"满足黎曼猜想的零点比例"下限从41.6%一举提高到67.2%。
据介绍,模型在约一天半的时间里调度了数十个子智能体,最初尝试的约650个想法几乎全部失败,最终才找到突破口。
值得一提的是,这一切的起点,只是一名并非数学专业的工程师让模型"认真试一试黎曼猜想"。
这项证明已用形式化语言Lean完成机器核验,并请该领域专家康雷和戈德斯顿审阅,但尚未经过期刊的正式同行评议。
这一跃升远超人类过去几十年的累积进展。不过,Anthropic也明确表示,并不认为这套技术能通向黎曼猜想的完整证明。
论文还给出了一类相关L函数的对应结果,其中的新技巧或许能被移植到别的问题上。
换句话说,AI把墙上的刻度往上推了一大截,却还没有找到翻越这堵墙的梯子。
同一年,AI在数学前沿接连报捷:埃尔德什系列问题被逐个攻克,另一家公司宣称给出了纳维–斯托克斯方程的"爆破解",但后者的完整性与优先权仍存争议。
乐观者认为,AI擅长在庞大的可能性空间里不知疲倦地搜索,恰好弥补人类的短板。
谨慎者则提醒,黎曼猜想卡住的恰恰是"缺少新概念",而创造全新的数学框架,正是当前AI最不确定的能力。
或许更可能的图景是人机协作:AI负责海量试错与严格核验,人类负责提出方向、赋予意义。
希尔伯特曾说,如果自己沉睡千年后醒来,第一个问题就是:黎曼猜想被证明了吗?
两百年后的今天,这个问题依旧悬而未决。但与以往不同的是,站在墙前的,已不只有人类。
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