价值百万美元!又一个困扰数学界百年的难题被AI攻克了?|博览日报
(来源:中国科普博览)
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Open AI声称已解决千禧年NS方程问题
网上曾经讨论过这样一个问题:有什么公众普遍觉得科学家已经解决了,但实际压根没真正解决的问题?不得不说,流体力学就是这类问题的重灾区。
举个例子,人类造的航天器都能飞出地球了,但关于飞机为什么能在天上飞的理论根基,答案就不是那么的直观。
现代物理学使用一个叫做纳维-斯托克斯方程(Navier-Stokes方程,简称为NS方程)的方法来描述机翼附近空气的流动,但是这个方程有个悬而未决的大问题:光滑流动的流体(例如空气),会不会在某一刻突然失控,速度变得无限大?
这个问题太重要也太难,以至于被列为“千禧年七大数学难题”之一——2000年,美国克雷数学研究所挑出了7个当时最重要、最困难的数学问题,并为每个问题悬赏100万美元。二十多年过去,7道题中只有庞加莱猜想被解决,其余大多仍然悬而未决。
2026年9月11日,OpenAI公布了一项让人意外的解决方案:存在一种始终光滑的外力,即使水流一开始完全静止,纳维–斯托克斯方程描述的流动也可能在有限时间内形成奇点,局部速度趋向无穷大。
想象一下,你在一个水池里放了一个搅拌器,搅拌器的力道很均匀,水流一开始也很平静。按照常理,水应该一直乖乖流动才对。但OpenAI的AI系统发现,在某些特定的设定下,这个看似正常的水流,会在有限的时间里越转越快,最终速度趋向无穷大。
有人可能会担心,那是不是说,以后水管会爆掉,飞机翅膀会断掉?完全不用担心。OpenAI的这个发现,发生在纯数学的世界里。真实世界的水和空气,到分子尺度就不再是连续的流体了,物理上根本不会出现无限大的速度。
AI的这次证明对于数学界的震撼是巨大的。AI的强项就在于它不像人类数学家那样一个个地算然后做修正,它能一次性尝试很多可能,然后在很短的时间内快速自我迭代,并且把自己推向正确的方向。
不过,这次突破也伴随着一场争议。纽约大学数学家 Tristan Buckmaster和合作者此前也在研究相关问题,并曾借助包括OpenAI Codex在内的AI工具推进自己的想法。他们因此担心,自己尚未公开的研究思路是否可能通过AI使用过程间接影响了OpenAI的系统。OpenAI则表示,他们没有直接使用两人的具体研究数据。目前,这件事仍缺乏足够证据下定论。
图片来源:原文献
热气球如何控制方向?
热气球没有方向盘,也没有舵,想左右运动,只有升到不同高度,去“搭乘”那个高度上风向正确的风层。
不同高度的风之所以不同,主要受地面摩擦力的影响。接近地面的风会与建筑等摩擦,导致风速减慢、方向杂乱;到了更高的高度,摩擦力不断减小,风速也逐渐增大,风向更稳定。
因此,热气球驾驶员的“玩法”是:起飞前先放一个测风气球,看它往哪飘,提前摸清各高度层的风向;
升空后,通过观察地面参照物的移动,确认当前风层的方向;
如果想往南飞,就主动上升到某个南风正盛的高度层,然后待在那个风层里,让风把他吹过去。
简单来说:热气球的朝向不是靠“开”的,而是依靠“乘风而行”。
图片来源:网络
太空中的生活有啥不一样?
其实,在空间站里生活,除了住的地方有点高、房子跑得有点快以外,航天员的生活跟地面上没有什么区别。
在吃方面,空间站给航天员准备了丰盛的食物和饮品,还给他们准备了电冰箱、微波炉等充足的家用电器,航天员在太空的饮食生活是非常丰富的。 他们的吃喝跟在地球上差不多。过年也有饺子,中秋节也有月饼。不一样的地方主要在喝,在太空当中需要把喝的都放在饮料袋里,宇航员需要把饮料吸出来饮用。 (图1)
不过睡觉就不太一样了,航天员睡觉需要钻进一个特制的袋子里面,拿一个绳子轻轻地固定好,否则一睁眼就有可能不知道飘到哪儿去了。科研人员给每个航天员的睡眠位置上都设计了一个玻璃悬窗,只要一醒来就能看见窗外壮丽的太空。(图2)
而最困难的,其实是是上厕所!这是一个非常精细的系统工程。由于失重效应,航天员需要与这个带有抽吸功能的马桶密切配合,才能保证排泄物乖乖地进到废物袋当中,而不是“自由活动”。 (图3)
那么,航天员在太空当中主要干什么呢?首先,航天员在太空当中也可以用自己的电脑、平板还有手机进行工作和学习,这点跟地面没有太多的区别。在闲暇之余,他们还可以用太空自行车和太空跑台锻炼身体。除了这些,他们主要需要在轨开展大量的科学实验。
图片来源:格致论道讲坛
微咸水补灌可持续管理评价研究获进展
华北平原上,冬小麦和夏玉米轮种,对国家粮食安全意义重大。但华北平原水资源缺乏,造成很多时候是在“节水”和“稳粮”之间来回平衡。
近日,中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心基于三年田间试验,开展了基于生命周期评价的水—盐—能—粮(WSEF)纽带关系的综合分析,提出适宜华北平原的咸水补灌管理策略。
研究提出,以牛粪作基肥、于小麦拔节期采用3.3g L﹣¹的微咸水补充灌溉80mm的管理策略。与传统灌溉管理方式相比,该管理策略总耗水降低13.71%、水足迹降低17.39%、深层地下水开采减少57.14%、1.6m土体周年盐分总体保持平衡、总能耗降低32.37%、能量足迹降低36.54%,产量保持稳定。
这项研究给出的方案,把深层地下水开采砍掉了57.14%,同时产量保持稳定。这意味着“节水就得减产”的固有顾虑,至少在特定管理模式下被打破了。研究结果可为面临淡水短缺但咸水资源丰富的同类农业地区提供借鉴,进而推动可持续农业发展。
图片来源:网络
大红鹳的粉红羽毛是吃出来的
大红鹳雏鸟的羽毛灰扑扑的,成年后的艳丽羽色并非遗传,而是来自食物。它们吃的食物富含天然色素。大红鹳将食物消化后,其中的色素通过肝脏分离,继而沉积到它们的皮肤、羽毛,甚至眼睛里。
视频来源:CCTV纪录
内容综合自中国科普博览微博、科学大院、上海科技馆、格致论道讲坛、 遗传发育所农业资源研究中心、CCTV纪录
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