OpenAI于2026年9月对纳维-斯托克斯千禧年大奖难题提出的主张,依托一个具体的数学构造:流体速度场起初光滑,所用外力也光滑,动能保持有限,却在有限时间内变得无界。OpenAI既公布了分析论文,也公布了在Lean中形式化的证明。Lean是一套依据明确规则核验数学论证的系统。在这项结果被视为正式解决千禧年大奖难题之前,仍需经过独立审查。

这项主张针对什么条件

克雷数学研究所于2000年提出七道千禧年大奖难题,每道悬赏$100万。在此次公布之前,只有一道难题获官方认定已解决。纳维-斯托克斯难题问的是,在严格规定的条件下,流体运动方程允许出现什么情况,而不只是能否在模拟中呈现醒目的螺旋图案。

OpenAI的论文针对官方问题描述中的陈述 C。陈述 C要求证明,在三维空间(记作R³)中,光滑解经过有限时间后会失去光滑性。构造必须从光滑、无散度的速度场出发,使用光滑外力,并满足问题对有限能量的要求。“无散度”表达的是不可压缩性:模型中的一小团流体在运动时体积不变。

在OpenAI的构造中,流体初始静止。随后,经过设计的外力使其速度在t = 1时趋向奇点,即变得无界。这是对“在这些条件下,光滑解必然始终保持光滑”这一看法的反例,并非证明普通液体能够达到无限大的速度。

为什么要跟踪运动中的流体微团

纳维-斯托克斯方程将牛顿“力等于质量乘以加速度”的思想应用于流体,而流体的速度随位置和时间变化。流体微团可能因为当前位置的速度随时间改变而加速,也可能因为运动到速度本就不同的区域而加速。后一种效应称为对流加速度。

对于密度归一化为1的流体,该方程将这两种加速度与三种力相平衡:使流体中的速度差异扩散的黏性作用、压差,以及外力。速度是一个矢量场,即在每个时刻为每个位置指定一个方向和大小。要理解方程的含义,必须跟踪运动中的流体微团,而不能只考察一个固定位置。

一个半透明的流体微团沿曲线路径运动,周围的箭头标示加速度、压力、摩擦力和外力。

▲ 运动流体微团受力

这项证明的核心难点在于外力。可以先设定一个会发生爆破的速度场,再计算方程所需的外力。但任意选取的速度场,可能要求外力也变得无界或不再规则。那就不符合陈述 C。

OpenAI的方法设计了一系列速度脉冲:它们在空间中振荡,并在径向、高度方向和时间上局域化。这些脉冲经过校准,使计算外力时出现的棘手非线性项相互抵消。由此得到的构造旨在使速度出现奇点,同时让所需外力保持光滑且有界。

螺旋图像没有呈现的部分

一幅广为传播的螺旋渲染图是宣传示意图,并非由证明直接生成的图像。OpenAI这篇约100页论文的图1是一幅更为克制的示意图:流体在一个平面内盘旋向内,同时沿竖直轴向相反方向拉伸。

一幅高耸涡旋的醒目插图,与一幅扁平、沿竖直方向拉伸的旋转核心技术示意图并排呈现。

▲ 宣传渲染图与技术示意图

即便是这幅技术示意图,也为了清楚呈现结构而夸大了其竖直高度。论文给出的纵横比缩放参数小于1/100,因此核心区域会比图中显示的扁平得多,也小得多。要理解它如何趋近奇点,可以定义tau = 1 − t:随着tau趋近于零,旋转结构向原点收缩,速度则不断增大。

这两者结合起来,解释了为什么该构造在趋近爆破时仍能保持总动能有限。承载极端速度的区域收缩得足够快,使得对整个空间积分得到的能量仍然有限。这一几何形态的三维演示动画可以帮助理解向内盘旋和轴向拉伸,但不能替代分析论证或对其进行的形式化核验。

哪些已经确立,哪些尚未确立

OpenAI称,它使用了1万个并行工作的自动化AI智能体得出这项结果。据报告,这次运行涉及270万条消息和1300亿个输出词元。社区估算,按API计价折算的计算成本在$1000万至$4000万之间;这个区间是估算值,既不是奖金金额,也不能衡量数学结果是否成立。

Lean形式化证明是这项主张的重要组成部分,但独立数学家和Lean社区尚未完成审查。克雷数学研究所还要求成果发表在符合条件的期刊上,并经过两年的核验期,才会考虑颁奖。公开宣布结果、给出形式化证明和作出官方颁奖决定,是三个不同的里程碑。

OpenAI公布结果的同一天,还出现了其他数学成果。两名数学家发布了三篇预印本,证明在光滑外力作用下,三维不可压缩欧拉方程存在有限时间爆破。欧拉方程去掉了纳维-斯托克斯方程中的黏性项,因此这些结果涉及的是密切相关的另一方程,本身并未解决有黏性的情形。

这项被宣称的纳维-斯托克斯结果,也有一道明确的数学与物理预测之间的界线。在该构造所表示的极端条件下,真实液体会在达到模型中的奇点之前汽化。所检验的问题是,方程在大奖难题规定的假设下是否允许出现解的失效,而不是实验室中的流体能否重现这一过程。

如何看待下一项突破性主张

自动化证明给出答案的速度,可能快于人们解释构造为何有效的速度。这项结果或许达到了形式上的目标,但数学家仍需进一步工作,才能让其背后的思想变得易于理解且有用。两者的区别很重要:经过核验的结论和清晰的概念解释都有价值,但并非同一种成就。

面对这项主张,读者可以采取三个具体步骤:

  1. 核对官方问题陈述。 确认主张针对的具体选项——这里是陈述 C——以及它对初始条件、外力和能量的要求。
  2. 对照插图与论文。 宣传渲染图可以传达主题,却未必准确呈现构造的比例,也不能作为证明的证据。
  3. 关注独立核验。 留意对分析论证和Lean形式化证明的审查,以及任何颁奖决定之前所需的发表和审查环节。

OpenAI的构造似乎提供了陈述 C所要求的那类有限时间反例。它能否获得官方认可,仍是未定之事。最有益的做法是审视主张的准确内容、使外力保持光滑的机制,以及独立核验的进展,而不是把一幅醒目的涡旋图像误当成结果本身。