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ChatGPT大升级?它去考研能考上物理所吗?

作者:二次元的中科院物理所发布时间:2023-03-17

3月15日本应是小编勤勤恳恳搬砖的平凡一天,但小编刚睡醒就发现朋友圈被ChatGPT刷屏了:

新版GPT-4震撼发布!

大升级!强到爆炸!


这些字眼引起了我的兴趣,于是小编迅速入(ke)手(jin)了gpt-4,经过简单体验后,小编发现Chatgpt的思维深度确实比之前有了跨越式的提升,高中甚至大一大二的知识根本难不住它,于是小编准备对它进行进一步测试...


如果你还不太了解什么是ChatGPT,可以先去公众号看一下我们先前的推送:有人说ChatGPT有物理学博士水平?我们的测试结果令人……


在上一篇推送中我们已经简单测试了ChatGPT的物理水平,但结果并不尽如人意。它仍停留在对物理学一知半解的阶段,很多知识点仅限于知道,稍微深入就开始顾左右而言他,逻辑思维能力有限,但那是之前的gpt-3.5版本。


gpt-4和gpt-3.5在各项考试中的成绩对比


根据官方的宣传,新推出的gpt-4在各项考试中的成绩远超gpt-3.5,在很多专业和学术上的表现达到了人类水平,甚至在GRE(美国研究生入学考试)的两科中已经达到了顶尖大学生水准。



于是小编开始好奇:它能征服GRE,能征服我们物理所的考研题吗?


物理所硕士考试科目


物理所的考研专业课是国科大自主命题。根据往年的情况,专业课单科分数130左右(满分150分)才能有一定把握考上。


题目来源:国科大官网


由于不同专业的考试要求不同,这里我们就以四大力学中最难的量子力学作为基准来考察一下新版Chatgpt的物理水平。至于为什么要选量子力学,因为普物对它已经构不成威胁,测不出它的能力上限,是时候让Chatgpt见识一下真正的力量了!


温馨提示:看不懂也不影响你直接拉到文末看结论。



01

量子力学第一题


第一问


第一题的三问都是量子力学基础内容,属于送分题,但从这个答案就可以看出ChatGPT是有量子力学功底的:能充分理解我给出的题目,思路清晰正确,加十分!


第二问


本题Chatgpt用的方法很奇怪。因为题目没有给出束缚态的具体形式,也就没有值得讨论的对称性,只能勉强给一点分。


实际上定态下力学量的期望值不随时间改变,具体到位移就是d<x>/dt=0,用海森堡运动方程可以导出<p>=m*d<x>/dt=0,因此的动量期望为0。


第三问

本题其实只需要将含时薛定谔方程的解代入定态方程,求出其对时间的导数为0就可以,Chatgpt却大费周章地去求含时薛定谔方程的解,实际上这个结论完全可以直接使用。


而且Chatgpt还差临门一脚:证明对时间的导数为0,不过影响不大。


第一题得分:22分。


02

量子力学第二题


第一问


首先是本征态没问题,但归一化错了。积分的结果应该用delta 函数,否则对1进行全空间积分就是正无穷。但如果我们跟着Chatgpt的错误思路继续做下去,就会看到最后一步化简时AI给出了这样的结果:

这个式子的值应当是1/π。居然会出现这种低级错误,Chatgpt你还是训练的不够啊!


第二问


第二问用泰勒公式就扯远了。本题两个结论之间是厄米共轭的,只需证明其中之一。解题思路是在两项中插入一个完备集,运算后积分即得结论。


第三问


第三问的过程乍一看还是很合理的,公式本身也没错,但AI却套错了公式导致结果错误。正确的公式如下:

第四问


第四问Chatgpt的思路没错,只需要将第三问结果平方就能得到结果,但第四问要用到第三问的结论,所以也跟着错了,大概可以酌情给点思路分。


第二题得分:10分。


03

量子力学第三题


第一问

来看看Chatgpt对角动量的理解。


看起来Chatgpt并不懂角动量,说了一堆废话以后算出来一个0,正确的解法应该把球坐标代入波函数,然后整理成球谐函数的形式算出角量子数l=1。


如果总角动量为0,第二问的结果直接就是0,就不需要算了。


第二问


果然,Chatgpt废话了一大圈以后还是得出了0,第一问总角动量算错,第二问算分量肯定会算错。


至于第三问,AI废话说到一半就报错了,所以我就不上截图了。


第三题得分:2分。


04

量子力学第四题


第一问


第一问的解题思路是对的,然而Chatgpt一上来就把哈密顿量给写错了,少了泡利矩阵里的1/2,因此最后的本征值里多了个2,且结果没有归一化,但除此以外都是对的。


第二问


第二问是纯粹的本征值计算问题,Chatgpt的思路非常标准,前期计算也是正确的,但最后算行列式时直接把两个2c_0给扔掉了,导致两个能级结果错误。虽然没能全对,能做到这一步已经很厉害了。



第四题得分:25分


05

量子力学第五题


第一问


第一问是送分题,只要把定态的动量和位移的不确定度代入不确定性关系,由a^2+b^2≥2ab就可以导出最小值,Chatgpt的思路虽然复杂了点,但也没问题,然而它又又又又算错了:

但我们稍加计算就能看出这里的化简结果应当是:


第二问


第二问变分法,Chatgpt一上来就把归一化常数算错了:

但人类也会犯这种低级错误


很明显,这里AI把平方漏掉了,导致后续计算全部错误。不过AI给出的过程很标准,条理清晰,值得学习。


第三问

本题直接套升降算符的性质:a_- |0>=0,|1>=a_+ |0>,由第一个式子确定基态波函数,再用第二个式子算出第一激发态。AI用的也是这个思路,但在下面这一步求导的时候算错了。


第四问


题目已经给出了微扰的矩阵形式,直接算特征值就可以解决问题,但Chatgpt又把简单的行列式算错了,算出了1*1=2的惊天妙手:


正确的久期方程应该是-λ^3+λ=0,而不是其给出的-λ^3+2λ=0。由久期方程解出0和±1三个特征值,因此在微扰下三重简并消除,能级分裂成与特征值一一对应的三个。


第五题总分:18分。


ChatGPT总得分77/150分,距离130分的目标还有亿点差距,建议第二年再战哦!


此外,我还让Chatgpt做了2021年的国科大量子力学考研题,它也拿到了约80分,而且如果能帮它稍微修正一下计算过程中的错误,就能达到约100分水平。毫不夸张地说,Chatgpt的量子力学已经达到了物理系本科毕业生水平。


06

文献总结

为了进一步测试gpt-4的学术能力,我又找了一篇文献来测试gpt-4的文献阅读能力,下面是一段由其生成的文献内容总结。

论文链接


Chatgpt翻译总结的错误较多,比如温度的单位mK被翻译成了毫克,也无法理解一些学术名词,比如1K池(4He-1K-stage)被翻译成了1K级,不认识卡皮查热阻等,参考价值有限。看来学术名词翻译即使对AI来说也不是一件容易的事。



但如果让Chatgpt以英文输出,则其总结文献内容的能力十分强大,语言流畅逻辑清晰,不过仍会遗漏一些重要信息,所以还不能依赖AI来看文献。


目前将论文输入Chatgpt比较麻烦,很多时候不如直接看摘要,尚不能为我们阅读文献提供实质性的帮助。如果后续能根据图片或者pdf直接给出主要内容,将是其能力的又一次飞跃。


07

新旧版本对比

最后我又对比了一下gpt-3.5和gpt-4的量子力学能力。面对一维谐振子问题,gpt-4能完美解决,但gpt-3.5就不行。


测试内容相关  来源:窝湖边的


不过,面对更复杂的场论中氢原子狄拉克方程与精细结构问题,即使是gpt-4也无能为力,只能在说了一堆废话后报错,看来场论的难度已经超过了它的能力上限。综合来看,gpt-3.5对量子力学仅有大概了解,但gpt-4对量子力学有着深入的了解,水平远超gpt-3.5。


gpt-3.5和gpt-4的对比,第一张截图是gpt-3.5,后三张是gpt-4。


总结

经过测试,gpt-4对量子力学的理解相当深入。它解题的思路清晰准确,但计算能力较差。由于语言模型底层逻辑的限制,它在解题过程中总是犯低级计算错误,因此拿不到高分,也就考不上物理所。但我认为它的总分过国家线不成问题。



虽然ChatGPT很难考上物理所,但它的量子力学水平已经接近物理专业的本科毕业生(计算能力除外),令人不得不承认它的强大。不仅如此,从小学中学到本科的题目都可以让ChatGPT来解,其不但能提供详细的思路和过程,还能针对你提出的问题加以讲解,善加运用完全可以成为学生的好帮手。


最后,欢迎大家报考中科院物理所哦!


注1:ChatGPT网页端目前未开放图片输入,本文并非以图片,而是以输入latex格式的符号与文字的形式来向ChatGPT提问的。展示的题目图片是为了方便读者阅读。

注2:小编给分比较随意,本文不构成任何考研建议。

编辑:黄水机


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