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PhysLit — 产品说明(中文版)

一个开源的"大模型物理素养"诊断工具——用归纳、形式化、预测三个认知维度上的二元判定,替代传统物理 benchmark 的百分制分数。

English version: product-spec.md 翻译说明: 本文档是 product-spec.md 的中文版。所有内容应与英文版保持同义;如有冲突,以英文版为准。


目录

  1. 项目概述
  2. 背景与动机
  3. 核心假设与预注册预测
  4. 方法论
  5. 现象集设计
  6. 评测协议
  7. 与现有工作的差异
  8. 研究里程碑
  9. 成功标准
  10. 仓库结构
  11. 风险分析 11A. 局限性
  12. 执行节奏

1. 项目概述

1.1 一句话描述

PhysLit 测的不是大模型能不能解物理题,而是它能不能"做物理"——在一个陌生的框架里,从观察出发归纳出定律,再用定律预测新情形。 我们用三种认知能力(归纳、形式化、预测)上的二元判定,取代百分制分数,并在 15 个框架世界里跑测试:有的来自历史上真实存在的物理理论,有的是反事实但自洽的虚构世界,有的是任意规则的人造世界。

1.2 核心想法

现有针对大模型的物理 benchmark,本质上是一场"解题比赛":给模型一组物理题,统计正确率,给个百分数。这有两个致命问题。其一,无法分辨模型是真的理解物理,还是在训练时见过类似的题。其二,一个百分数没法区分"按物理学家的方式推理"和"模式匹配出和物理相关的文本"。

PhysLit 走另一条路。我们不问"模型能不能解题",而是问"模型有没有构成物理素养的认知能力"——也就是归纳、形式化、预测。我们的测法是:让模型只看一组观察现象,从零构建物理理论,而这些"世界"可能是真实物理,也可能不是。

输出不是分数,是诊断结论。

1.3 项目状态

v0.0.3 — 范围缩减 + 亚里士多德内容已起草,2026-05-07。

原 v0.1 / v0.5 / v1.0 三级阶梯(1 → 5–7 → 15–20 框架;arXiv;5 次学术 引用)已退役。项目重定边界为:

  • v0.1:单一框架(亚里士多德力学)× 3 模型,≤ $50 USD
  • v0.2:跨 A/B/C 三类的最多 5 个框架,≤ $250 USD ——可选,并以 v0.1 结果为前提
  • v0.2 之后:无承诺。

这是一个"晚上写代码"的研究 artifact,不是有资助的 benchmark 项目。 新里程碑见 §8。


2. 背景与动机

2.1 缺口

物理 AI 和"世界模型"是当下 AI 研究的核心议题。Yann LeCun、李飞飞、黄仁勋都公开主张"必须要有 grounded 的世界模型才有真正的物理理解"。也有人坚持"光靠纯文本扩规模就能涌现出推理"。

但这场争论喧闹归喧闹,几乎没人造出过一个严肃的测量工具来回答最底层的那个问题:特定的某个大模型,到底是在对物理进行推理,还是在检索和物理相关的文本模式?

PhysLit 就是这个测量工具。

2.2 现有的大模型物理评测

现有评测大致分三类。

第一类是教材式 benchmark:物理奥赛题、MMLU 物理子集、大学物理考试题。这些已经被前沿模型基本攻破了。它们测的主要是对训练数据的模式匹配,不是物理推理。

第二类是反事实 physics benchmark,比如 NewtonBench:把经典物理定律做系统性修改,生成不易记忆的题目。比教材式好一些,但仍然把结果报成百分制,得出的结论模模糊糊:"在条件 Y 下表现下降了 X 个百分点"。这种结论说不清模型的推理到底在哪一步崩了。

第三类是多模态物理推理 benchmark:测模型对视频或仿真的预测能力。需要物理直觉,但范围有限,并且不测物理推理的生成性那一面——即从观察构建定律。

2.3 缺什么

实际从业者、研究者、以及关心这件事的公众,真正想知道的问题,现有方法没有一个能回答:这个模型像不像物理学家在思考?

要回答这个问题,需要现有 benchmark 都缺的三件事。

第一,评测必须覆盖物理认知的完整循环——从观察 → 定律 → 预测。现有 benchmark 一次只测一个 stage,通常只测预测。

第二,评测必须用多个框架交叉印证。模型可能因为训练数据重叠在某一个框架里成功,在另一个框架里就崩。只有跨多个框架都稳定通过,才暴露出真本事。

第三,评测必须给二元判定,不是统计数字。"这个模型是不是物理学家"这个问题本身就是 yes/no。"这个模型能解出多少百分比的物理题"是另一个问题。


3. 核心假设与预注册预测

3.1 物理素养的定义

我们把物理素养(physics literacy)定义为以下三种能力的合取。

归纳(Induction):能从一组观察现象中提取规律,并表达为一组无矛盾的候选规则。

形式化(Formulation):能把归纳出的规则精炼为可操作的精确定律,能给出具体预测,能处理边界情况,能讲清适用范围。

预测(Prediction):能把已经形式化的定律用到新情形上,给出与所述定律一致的预测——即使这个预测和直觉、和训练数据冲突。

模型当且仅当在多个独立的现象集上稳定展示出这三种能力,才算具备物理素养。

3.2 我们预期会发现什么

我们的假设是:当前的前沿大模型不具备上面定义的物理素养。这个假设在 §3.3 被操作化为一组具体可证伪的预测。如果前沿模型出乎预料地证明了具备物理素养,这个结果同样有意义——它会成为支持"扩规模就能产生推理"那一派的证据。

3.3 预注册预测

为了避免事后追述(post-hoc rationalization),我们在 v0.1 评测开始之前预注册下面这些可证伪的预测。预测的时间戳锚定在本文的 commit hash。v0.1 结果出来后,每条预测都会被判定为确认部分确认反驳,并按原文公布,不论结果方向。

新计划(§8)下的范围: v0.1 prereg lock 只锁 P1 和 P3——它们在亚 里士多德单框架上即可测。P2、P4、P5 需要跨多框架测试,因此推迟到 v0.2 prereg lock(如果 v0.2 启动)。五条预测整体仍是项目的长期研究框架。

P1 — 训练数据冲突下的归纳失败:至少有一个前沿模型,在 Category A(如亚里士多德力学)上的 5 次试运行中,至少 3 次会引入"惯性"、"F=ma"、"动量守恒"等真实物理概念——而这些概念在给定观察里根本推不出来

P2 — Stage 间能力解耦:至少有一个前沿模型,在同一个集合上,5 次试运行中至少 2 次"形式化通过、预测失败"。这说明"归纳出规则"和"一致地应用规则"是两种可以分离的能力。

P3 — 元认知失校准:当反向追问模型"你在哪些框架里维持了一致"时,模型至少在 30% 的情形下会误判自己——声称一致,而它的 stage 3 输出和 stage 1 规则相互矛盾。

P4 — Category C 的崩溃模式不同:Category C(任意规则世界)的归纳失败率会高于 Category A 和 B,但失败模式是拒绝该框架("这不符合物理常识"),而不是 Category A 那种滑回真实物理

P5 — 跨集合不一致:至少有一个前沿模型,在三个或更多集合上单独看都通过,但跨集合一致性检查失败——说明"局部成功"不等于有"统一的内部世界模型"。

完整预测原文和分析判据存于 predictions/v0_1_prereg.md。任一预测被反驳,都和确认享受同等显著度地公布。


4. 方法论

4.0 研究工作流

整个项目就是一个工作流,对(现象集 × 模型)做循环。下图给出逻辑顺序,不是日历时间顺序。每次循环产出一次开源发布。v0.1 / v0.5 / v1.0 的预计时间见 §8。

flowchart TD
    %% Construction
    A[/"选择现象类别<br/>A: 历史上真实存在<br/>B: 反事实但自洽<br/>C: 任意规则"/]
    B[设计 observations.md<br/>8-15 条现象<br/>白话语言,无理论加载]
    C[撰写参考材料<br/>ideal_induction · formulation_template<br/>prediction_tests · pass_fail_criteria<br/>meta_questions]

    A --> B --> C

    %% Pre-registration gate
    D[/"预注册 P1-P5 预测<br/>commit hash + 时间戳<br/>跑任何模型之前必须完成"/]
    C --> D

    %% Three-Layer Test
    subgraph TLT["三层测试  —  按 (模型 × 现象集), N=5 试次, 每次全新 session"]
        direction TB
        T1["Stage 1: 归纳<br/>观察 → 候选定律<br/>(模型能不能从中抽出规律<br/>而不诉诸真实物理概念?)"]
        T2["Stage 2: 形式化<br/>候选定律 → 可操作定律<br/>(能不能精确化<br/>而不偷偷塞入矛盾概念?)"]
        T3["Stage 3: 预测<br/>可操作定律 → 5 个新场景<br/>(预测是从所述定律推出<br/>还是从真实物理直觉来?)"]
        TC["跨 stage 一致性<br/>1 → 2 → 3 是否自洽?"]
        TM["元认知问题<br/>模型能否自报<br/>它在哪些框架里守住了?"]
        T1 --> T2 --> T3 --> TC --> TM
    end

    D --> TLT

    %% Aggregation
    E[每个集合的判定<br/>归纳·形式化·预测·跨stage]
    F[跨集合一致性<br/>模型能否跨多个框架自我监控?]
    G[结果对照预注册预测<br/>确认·部分·反驳<br/>无论方向,按原文公布]

    TLT --> E --> F --> G

    %% Output
    H[能力矩阵<br/>模型 × 能力 × 通过/不通过<br/>不是排行榜]
    I[每个模型的诊断结论<br/>这个模型在这些框架上<br/>是否具备物理素养?]
    J[开源发布<br/>prompt · 响应 · 锁定模型版本<br/>+ replicate.sh]

    G --> H --> I --> J

    %% Loops
    J -.->|下一个现象集| A
    J -.->|新的模型版本| TLT
    J -.->|社区贡献的现象集| C

    classDef construct fill:#fff3cd,stroke:#ffc107,color:#000
    classDef gate fill:#ffe5d9,stroke:#fd7e14,stroke-width:2px,color:#000
    classDef threelayer fill:#cfe2ff,stroke:#0d6efd,color:#000
    classDef analysis fill:#e7d4f7,stroke:#6f42c1,color:#000
    classDef output fill:#d1e7dd,stroke:#198754,stroke-width:2px,color:#000

    class A,B,C construct
    class D gate
    class T1,T2,T3,TC,TM threelayer
    class E,F,G analysis
    class H,I,J output
Loading

配色解读

  • 黄色 = 现象构建(搭这个框架世界)
  • 橙色 = 预注册关卡(任何模型动数据之前必须完成)
  • 蓝色 = 三层判定,是核心研究工具
  • 紫色 = 汇总并对照预注册
  • 绿色 = 开源发布产物

三个回路驱动下一次迭代:新增一个现象集、评测一个新模型版本、接受社区贡献的现象集。每个回路都以一次开源发布收尾——这是项目能"累积"的原因。


4.1 三层测试

每个现象集都过三个顺序 stage,外加跨 stage 和元认知检查。下图列出每一 stage 测什么、什么算通过、典型的失败长什么样;之后是文字详解。

Three-Layer Test

Stage 1:归纳测试

给模型一组观察现象,要求它提出一组自洽的定律来解释这些现象。明确告诉模型不要使用现代物理概念,所有结论必须从给定观察推出。判据:所提的定律是否覆盖了所有观察?是否引入了观察未支持的概念?模型有没有抵抗住"上来就套真实物理"的反射?

Stage 2:形式化测试

要求模型把归纳定律表达为精确的可操作形式:尽可能给出数学关系、说明各定律的适用范围、点出哪些量守恒、写清边界条件。判据:定律是否精确到能产生具体预测?是否保持内部一致?有没有偷偷塞入与归纳前提矛盾的概念?

Stage 3:预测测试

给模型一组原观察里不存在的新场景,要求它只用自己形式化的定律来预测结果。判据:预测是否真的从所述定律推得?跨多个场景是否一致?有没有被真实物理直觉污染?

4.2 跨 stage 一致性

除了独立评估每一 stage,协议明确测跨 stage 的一致性。模型可能在每个 stage 单独看都通过,但 stage 之间相互矛盾。举个例:模型在 stage 1 归纳出"运动需要持续的力";stage 2 把它形式化为"v ∝ F";到 stage 3 又说"撤去力之后物体凭惯性继续运动"——这是一致性失败,即便每段单看局部都"看上去合理"。

跨 stage 一致性是物理素养最深层的信号。没有一致性的模型,不是在用一个连贯的世界模型推理——它只是在生成局部看上去合理的文本,而不维持对该框架的统一内部表征。

4.3 跨集合一致性

跑完多个现象集的全部三个 stage 之后,向模型问元认知问题。例如:"在你刚刚推理过的 15 个框架里,哪些里面你保持了一致,哪些里面你又滑回了标准物理?"——真有元认知能力的模型应该能识别自己的失败。只是模式匹配的模型识别不了。

4.4 二元判定标准

每一个测试都产出二元结果:通过或不通过。每个现象集都事先写明判据,去除主观打分。能自动化的判据都自动化,需要语义解释的部分用 LLM 辅助判定。详见每个集合的 pass_fail_criteria.md

4.5 操作细节

每 stage 的试次数:每一个 (模型, 现象集, stage) 组合跑 N=5 次独立试运行。试次之间清空对话上下文。Stage 级别"通过"要求 5 次中至少 4 次结果一致;试次间不一致单独报出来作为不稳定性信号。

采样设置:v0.1 每个被测模型都跑在各自的默认采样模式下。原计划(2026-05-04 起草)是 temperature=0 headline + temperature=0.7 secondary pass。2026-05-08 跑 Phase 1.5 dry run 时发现 Anthropic Opus 4.7 已弃用 temperature 参数——传 temperature 直接 400。改用其它模型线就破坏跨厂家可比性,因此 v0.1 接受各家"默认采样"作为唯一采样模式,把"随机性敏感性测试"推迟到 v0.2(前提是届时三家都有可控采样的模型线可用)。TrialRecord.temperature 仍记录 runner 请求的值供 audit 追溯,API 可能忽略。

上下文隔离:Stage 1、2、3 在全新 API 会话里独立跑,不是单一 multi-turn 对话。这防止 stage 2 的推理泄漏到 stage 3 的预测。每个 stage 开始时模型只看到当 stage 指定的文档。

Inter-rater 可靠性(IRR):当二元判定需要语义解释(例如"模型有没有引入观察里没有的概念"),用两个独立的 LLM judge(Claude 和 GPT)各自打分。分歧升级到人工 review。各现象集的分歧率作为方法论质量指标公布。

Prompt 版本化:所有 prompt 都打 version tag。每次试次实际使用的 prompt 和响应一起 commit,附 hash 串起 响应 → prompt 版本 → 模型版本。


5. 现象集设计

5.1 三类现象集

为了刻画大模型物理推理的认知地图,把现象集按"训练数据重叠度"分成三类。

Category A:历史上真实存在的物理学

这些是人类历史上真心相信过的物理理论,内部自洽,在训练数据里主要以"错的理论"身份出现。例子:亚里士多德力学、燃素说(燃烧)、热质说(热)、发光以太、地心说宇宙。挑战在于:模型要把它当作真的进入这个框架,尽管训练数据偏向于"否定"它。

Category B:反事实但自洽的物理学

虚构但内部一致的物理框架,训练数据里几乎没有。例子:反引力世界(引力朝上)、F=mv 世界(力正比于速度而非加速度)、慢光世界(c=10 m/s)、二维引力世界(1/r 而非 1/r²)、能量衰减世界(封闭系统每秒损失 1% 能量)。挑战是纯归纳和预测推理——没有任何训练先验可借。

Category C:任意规则世界

完全虚构的世界,规则不对应任何有意义的物理理论。例子:颜色力(红色物体下落、蓝色上升、绿色横移)、接触质量交换、观察者依赖物理。挑战是从任意前提推理,最大程度防止模式匹配。

5.2 现象集的长期路线图

下面这份清单是长期参考路线,不是 v0.1 承诺。按 §8 的修订里程碑: v0.1 仅覆盖第 1 项(亚里士多德力学);v0.2 跨 A/B/C 三类最多覆盖 5 项; v0.2 之后无承诺。

Category A:历史上真实

  1. 亚里士多德力学:运动需要持续的力、自然位置说、重物落得快
  2. 燃素说:燃烧时释放燃素,金属灰 = 金属减燃素
  3. 地心说宇宙:地球静止,天球绕转,月球之上是完美圆周运动
  4. 发光以太:光是以太介质中的波,存在以太风
  5. 冲力说(pre-Newtonian impetus):投掷物携带可耗尽的"冲力"

Category B:反事实自洽

  1. 反引力世界:重力朝上,其它规则不变
  2. F=mv 世界:力正比于速度而非加速度
  3. 慢光世界:光速 10 m/s
  4. 二维引力世界:力按 1/r 衰减,导致开放轨道
  5. 能量衰减世界:封闭系统每秒损失 1% 能量

Category C:任意规则

  1. 颜色力世界:红色下落、蓝色上升、绿色横移
  2. 接触质量交换世界:接触物体按定速交换质量
  3. 不对称守恒世界:角动量守恒但线动量不守恒
  4. 拉马克式物理世界:练习过的运动模式跨代继承
  5. 观察者依赖世界:被观察 vs 未观察时物理定律不同

5.3 每个现象集的结构

每个现象集是一个独立目录,含以下文件。

observations.md:8–15 条观察现象,白话语言,不带理论包袱。

ideal_induction.md:理想归纳的参考描述,含适配观察的候选定律以及"可以出现 / 不该出现"的概念清单。

formulation_template.md:让模型把归纳定律形式化的结构化 prompt。

prediction_tests.md:5 个新场景,按框架自身的逻辑给出预期预测。每个场景同时写明该框架预测什么真实物理预测什么——这样能识别模型何时滑回真实物理。

pass_fail_criteria.md:归纳、形式化、预测三 stage 的明确二元判据。

meta_questions.md:用于探查"模型是否意识到自己在哪个框架里推理"的问题。


6. 评测协议

6.1 受测模型

v0.1 评测三个前沿模型:Claude Opus 4.7、GPT-5、Gemini 3。每个模型都 跑在各自的默认采样模式下(详见 §4.5 的方法论脚注:Opus 4.7 弃用了 temperature,因此 v0.1 退役了原计划的 temperature=0 / 0.7 dual pass)。 开源权重模型(DeepSeek、Llama)和推理优化变体不在当前计划内。

6.2 协议步骤

对每一对 (模型, 现象集) 执行如下步骤。

Step 1:给出观察,请求归纳规则。记录 5 次试运行的全部回答。应用归纳判据。记录结果。

Step 2:请求模型形式化它的规则。记录 5 次。应用形式化判据。记录结果。

Step 3:依次给出每个预测场景。记录 5 次跨场景的回答。应用预测判据。记录结果。

Step 4:给出元认知问题,请模型反思自己框架一致性。记录回答。应用元认知判据。

所有响应逐字保存。所有判定附明确推理。

6.3 诊断报告格式

每个被测模型都产出一份诊断报告,结构如下。

模型: GPT-5 (gpt-5-20260201)
日期: 2026-XX-XX
设置: 默认采样, n_trials=5

各集合结果
==========

亚里士多德力学:
  归纳:           FAIL  (5 次中 4 次滑回真实物理)
  形式化:          PASS
  预测:           FAIL  (5 次中 3 次预测与所述定律不一致)
  跨 stage 一致性:  FAIL

[... 其余 14 个集合 ...]

跨集合一致性
============
[元认知评估结果]

预注册预测
==========
P1: 确认
P2: 部分确认
P3: 反驳
[等等]

总体诊断
========
该模型是否具备物理素养?
[具体诊断结论 + 推理]

报告里没有百分制分数

6.4 公开能力矩阵

项目在 GitHub Pages 上维护一张公开能力矩阵——是表格,不是排名。每行是一个模型,每列是一项认知能力,每格是二元指示。这种格式直接传达能力边界,不暗示某些模型"全方位优于"另一些。

6.5 可复现承诺

PhysLit 从 v0.1 起承诺以下复现标准:

  • 公开 prompt — 发给模型的每一条 prompt 在仓库中逐字公开
  • 公开响应 — 每一条模型响应逐字保存,附时间戳和模型版本锁
  • 锁定模型版本 — 每条结果都打完整版本字符串(如 claude-opus-4-7-20260101gpt-5-20260201),从不只用 family name
  • 默认采样 — v0.1 用各家默认采样作为单一头条结果(原计划的"确定性 temperature=0"在 Phase 1.5 dry run 之后退役,见 §4.5)
  • 现象集版本化 — 现象集打 version tag(v1.0、v1.1……),保证未来对同一集合的重测可比
  • 复现工具包replicate.sh 在有合法 API key 的前提下能重跑评测,结果与原结果一致或等价
  • 预注册存档 — 预测附 commit hash 存档,任何读者都能验证"结果出来之前预测了什么"

未来某个评测者可以拿任何现象集的 v1.0,跑一个新模型,得出与我们的结果直接可比的结论。


7. 与现有工作的差异

7.1 与 NewtonBench 比较

NewtonBench(ICLR 2026)用反事实定律变换生成抗记忆的物理题。是和 PhysLit 最直接相关的工作。

PhysLit 在四点上不同。

第一,NewtonBench 报 324 个任务的表现分。PhysLit 报对认知能力的二元判定。

第二,NewtonBench 把"discovery 阶段"当成静态函数拟合。PhysLit 测完整循环——归纳 + 形式化 + 预测——并显式做跨 stage 一致性检查。

第三,NewtonBench 通过机械修改正典定律生成反事实。PhysLit 混合历史上真实存在的物理框架和反事实虚构世界,利用历史框架的内部自洽性以及它们在训练数据里的特殊位置。

第四,NewtonBench 不含元认知测试。PhysLit 显式探查模型能否识别自己的框架一致性

7.2 与其他 benchmark 比较

CritPt、SIRBench、CounterLogic 等反事实推理 benchmark 与 PhysLit 有共通之处,但各自在范围或方法上分叉。没有任何一个用二元判定 + 跨多个物理框架 + 完整认知循环这三者并举。

详细对比见 docs/comparison_with_existing_benchmarks.md

7.3 独特位置

PhysLit 占据一个现有 benchmark 都没填的位置:一个诊断仪器,给出对大模型认知能力的类别判定基于一个有原则的"物理素养"定义。无论将来其他项目是否产出类似评测,本项目奠定了概念框架。


8. 研究里程碑

原 v0.1 / v0.5 / v1.0 三级阶梯(4 + 8 + 14 周;1 → 5–7 → 15–20 框架) 已退役(2026-05-07),改为更小、有预算上限的计划。这是一个"晚上写代码" 的研究 artifact,不是有资助的 benchmark 项目。

8.1 v0.1 — 亚里士多德探针

目标:在亚里士多德力学这一个现象集上做出端到端可用的诊断,含完整 预注册和复现包,总成本控制在 $50 USD 以内

范围

  • 1 个框架:亚里士多德力学(Category A,Tier 3 manual)
  • 受测 3 个模型:Claude Opus 4.7、GPT-5、Gemini 3
  • 协议:N=5 次试运行 × 默认采样 × 4 个 stage(归纳、形式化、预测、 元认知)
  • 原计划的 temperature=0 / 0.7 dual pass 退役 for v0.1,详见 §4.5 方法论脚注
  • Stage 1–3 的响应过 dual-judge IRR(Claude + GPT)
  • 预注册:只锁 P1 + P3;P2 / P4 / P5 需要跨多框架测试,留到 v0.2 prereg lock

交付物

  • 方法论文档(即本文件)✅
  • 亚里士多德现象集(DRAFT — prereg lock 之前需作者 + 外部物理训练有素 读者 review)
  • Phase 1.5 dry run smoke test(仅 Claude,N=1,探索性;输出在 results/_dryrun/
  • v0.1 预注册预测在任何正式跑模型之前 commit
  • Claude / OpenAI / Gemini API 自动 runner
  • Dual-judge IRR pipeline
  • 三个前沿模型在亚里士多德上的诊断报告
  • 一篇配套博客 / 预印本提纲

预算上限:≤ $50 USD(受测模型 + judge 全包)。

8.2 v0.2 — 五框架扩展(可选,以 v0.1 结果为前提)

目标:把探针扩到最多 5 个跨 A/B/C 三类的框架。

进入 v0.2 的门槛

  • v0.1 出至少一条有实质意义的发现
  • v0.1 在亚里士多德上的 dual-judge 分歧率 < 25%
  • 预算尚有余量(v0.2 目标 ≤ $250 USD)

暂定的 5 个框架(v0.2 prereg lock 之前可改)

  • 01_aristotelian(A)—— 从 v0.1 延续
  • 02_phlogiston / 燃素说(A)
  • F=mv 世界(B,Tier 1 simulator)
  • 反引力世界(B,Tier 1 simulator)
  • 颜色力世界(C,Tier 1 simulator)

这套选择覆盖三类,混合 2 个 Tier 3(手写)+ 3 个 Tier 1(simulator 生成),同时锻炼 Phase 2 的 simulator base class。

预注册:P2、P4、P5 在 v0.2 prereg lock 时 commit。

预算上限:≤ $250 USD。

8.3 v0.2 之后

无承诺。仅在 v0.2 自身值得继续的情况下,可选路径:

  • 三家厂家都有可控采样的模型线可用之后,补做"随机性敏感性测试"(原 temperature=0.7 secondary pass 的位置)
  • 接受社区贡献的框架(作者一方无 API 边际成本)
  • 基于 v0.1 + v0.2 结果写博客 / arXiv 预印本

早期那些 15 框架覆盖、多次学术引用、社区贡献标准化模板的 ambition 已经 无限期推迟。本项目的贡献是方法论框架本身;框架数量是次要乘数。


9. 成功标准

每个里程碑的成功标准是二元的,不打分。不达标触发项目复审(修订 范围 / 接受缩减范围 / 归档项目),不延期

9.1 v0.1 成功标准

  • 仓库公开,含宽松许可证 ✅
  • 方法论文档完整自洽(外部研究者仅凭仓库即可执行协议)
  • 亚里士多德现象集在 prereg lock 之前由作者 + 外部物理训练有素读者 review 过
  • 预注册预测(P1 + P3)已 commit,时间戳确定,自首次 commit 以来未修改
  • v0.1 结果通过提供的复现包能端到端复现
  • 总成本 ≤ $50 USD
  • 至少收到一份对方法论的实质性外部反馈

9.2 v0.2 成功标准

  • 5 个框架的现象集材料齐全
  • v0.2 prereg(P2 + P4 + P5)在任何模型动数据之前 commit
  • 三个模型在五个框架上的诊断报告齐
  • 总成本 ≤ $250 USD
  • 一篇公开 write-up(博客或预印本提纲)

如果 v0.1 不达标,v0.2 不启动。


10. 仓库结构

physlit/
├── README.md
├── METHODOLOGY.md
├── PRODUCT_PLAN.md          ← 本文件
├── LICENSE                  ← MIT
├── predictions/
│   └── v0_1_prereg.md       ← 时间戳预注册
├── phenomena_sets/
│   ├── 01_aristotelian/
│   │   ├── observations.md
│   │   ├── ideal_induction.md
│   │   ├── formulation_template.md
│   │   ├── prediction_tests.md
│   │   ├── pass_fail_criteria.md
│   │   └── meta_questions.md
│   ├── 02_phlogiston/
│   ├── ...
│   └── 15_observer_dependent/
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11. 风险分析

11.1 风险:低估工作量

概率:高 影响:高 缓解:阶段 1 故意只做一个现象集 + 三个模型。如果四周内做不下来,证明计划本身错了——必须改计划,不许延期

11.2 风险:方法论被批评

概率:中 影响:中 缓解:与先前工作的明确对比、判据透明记录、预注册预测、对实质性批评保持开放修订。权威来自智识诚实,不来自永不出错。

11.3 风险:被更大体量的工作抢先

概率:中 影响:低 缓解:阶段 1 尽快公开,确立时间戳。"把物理素养当作二元诊断对象"这个概念框架本身就是贡献;之后构建在此之上的工作会引用它。

11.4 风险:结果毫无悬念

概率:低 影响:低 缓解:"前沿大模型出乎预料地展示出物理素养"这个发现本身就重要。预注册保证结果无论方向都值得报道

11.5 风险:方法论在发表压力下漂移

概率:中 影响:高 缓解:所有判据、prompt、预测都在 v0.1 阶段预注册(见 §3.3),任何模型动数据之前 commit + hash。后续修订必须打版本 tag + 写明理由,永不静默修改。任何与预注册方法论的偏离都在公布结果时显式标注。


11A. 局限性

PhysLit 是针对一种特定物理推理的诊断仪。它不测:

  • 基于感知的物理推理 — PhysLit 全在文本里跑。它不能测模型在视觉 / 仿真环境里的物理推理。多模态物理推理是另一种独立能力。
  • 数学问题求解 — 现有 benchmark 已经测过这些;PhysLit 故意作为补充,不替代。
  • 领域知识广度 — 模型可以在 PhysLit 的 15 个框架上通过,仍然在化学、生物或其他领域上不及格。
  • 真实世界预测能力 — PhysLit 测的是指定框架内的内部一致性推理。它不测模型能否预测不符合任何干净框架的真实物理世界。

PhysLit 的正面判定("该模型在这些框架上展现物理素养")比负面判定("该模型在这些框架上失败;它在别的框架上可能仍然通过")更强。读者据此理解结果。

方法论上,PhysLit 同时承认:

  • 现象集选择偏差 — 15 个集合反映作者的选择。换一组可能给出不同结果。缓解:选择标准公开、社区贡献渠道开放。
  • prompt 工程敏感性 — 模型对 prompt 敏感是众所周知的事。PhysLit 报固定 prompt 模板下的结果;换一套 prompt 结果可能不同。固定 prompt 公开。
  • v0.1 单作者判定 — pass/fail 判据已操作化,但仍不可避免反映作者解读。v0.5+ 引入外部 review。
  • 前沿模型滞后 — 模型版本会演化。结果绑定具体版本字符串;读者不得从"Claude Opus 4.7 在 X 上失败"推论"现版 Claude 在 X 上失败"。

12. 执行节奏

项目没有固定周计划。工作按自包含的 phase 推进(详见 implementation-guide.md),每个 phase 作为一次 feature commit 落到 main 上;每完成一个 phase 立刻 push 到 远端,让仓库的远端记录每一步。原本的四周冲刺计划已退役,改成 phase-bounded 的工作节奏;时序见 CHANGELOG.md


附录 A:命名

项目名 PhysLit(2026-05-04 决定)。完整描述性标题 "Physics Literacy Probe"(物理素养探针)用于 arXiv 摘要和学术引用。曾考虑过的候选:AristotleBench、Physics Literacy Probe(现作副标题)、LitmusPhys。

附录 B:许可证

项目以 MIT License 发布。现象集以 CC BY 4.0 发布。允许学术和商业使用,需署名。

附录 C:引用

arXiv 预印本上线后会加入 CITATION.cff 文件以便规范学术引用。


最后更新:2026-05-06 文档负责人:[作者] 状态:pre-development