核心观点 - OpenAI与哈佛、剑桥、普林斯顿的研究者合作，利用GPT-5.2 Pro在粒子物理领域取得突破，推翻了教科书几十年的结论，发现一类被认为严格为零的胶子散射振幅在特定条件下不为零，并猜出了关键公式[1][2] 研究背景与科学难题 - 散射振幅是粒子物理学的核心计算对象，用于计算粒子碰撞的量子概率，标准模型的计算与实验吻合度极高，但计算本身极其困难[9] - 对于n个胶子的散射振幅，所需的费曼图数量随n以超指数速度增长，计算过程极其复杂[4][9] - 以MHV振幅为例，n个胶子中有2个负螺旋度、n-2个正螺旋度时，原始费曼图展开涉及n!量级的项，80年代物理学家Parke和Taylor曾手算100页[10][11] - Parke和Taylor最终给出了适用于任意n的单项闭合表达式，将100页内容压缩到1行[13] - 对于更极端的“单负”情况（1个负螺旋度、n-1个正螺旋度），几十年来教科书结论认为这类树图振幅严格等于零[14] 研究突破与AI的关键作用 - 哈佛大学的Andrew Strominger教授大约一年前意识到标准论证中存在一个“漏洞”，使整个论证不再成立[15][17] - 研究团队开始手动推导单负胶子振幅，但表达式膨胀极快：3个粒子时1项，4个粒子时2项，5个粒子时8项，到6个粒子时已有32项[19][20] - 团队在束手无策时求助OpenAI，结果AI直接猜出了一个公式，成为破局的关键[6][7] - 团队发现，当限制在一个特殊区域R₁（存在一个参考系使得粒子1的频率为负、其余所有粒子的频率为正）时，表达式剧烈简化：6粒子时的32项变成了四个因子的乘积，5粒子时变成三个因子，4粒子时两个因子，3粒子时一个因子[26][27] - GPT-5.2 Pro识别出这一规律，并提出了一个推广到任意n个粒子的猜想公式[28] - 该公式在R₁区域中，剥离后的振幅等于n-2个因子的连乘，每个因子是两个符号函数之和，整个振幅是分段常数，在由“墙”分隔的腔室中取整数值[28] - GPT-5.2 Pro无法自行证明猜想，随后一个OpenAI内部的脚手架模型连续思考超过12小时，完成了完整的证明[29] - 证明分三步：证明关键顶角函数V恒为零；利用V为零证明整个递推关系坍缩为单独一项；证明这一项恰好等于GPT-5.2 Pro猜出的公式[30][31] - 研究团队随后手工验证了证明，确认结论成立，且该公式满足一系列一致性条件[32] - 论文特别强调，这些性质中“没有任何一条能从公式的直接形式中看出来”[33] 研究意义与影响 - 当复杂计算简化为简洁结果时，意味着背后有尚未被理解的物理规律等待被发现[34] - 单负振幅的构造可以直接从胶子推广到引力子振幅，有一个简单的超对称化方案；在天穹对偶理论框架下，某些扇区中振幅的Mellin变换由Lauricella函数给出；结论应当在一些超对称推广下具有变换性质，这些结果将在后续工作中发表[37] - 论文留下了开放性问题，认为完全有可能得到比当前公式更简洁的表达式，即便是AI找到的这个公式，可能仍然不是最终形式[38][39] - 这是GPT-5.2在基础科学领域做出原创贡献的第三个公开案例[40] - 与前两个案例（独立证明一道存在45年的埃尔德什数论猜想，在非线性量子力学与相对论兼容性的理论物理论文中提出核心方法论框架）不同，此次AI不再只是参与证明环节，而是在最初就猜出了核心公式本身[41]