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      建構(gòu)近現(xiàn)代數(shù)學(xué)的人

      2018-03-26 10:17:28張從志
      三聯(lián)生活周刊 2018年10期
      關(guān)鍵詞:費馬黎曼數(shù)論

      張從志

      費馬( Fermat,1601~1665 )

      17世紀(jì)法國著名數(shù)學(xué)大師,現(xiàn)代數(shù)論之父。本為律師,業(yè)余從事數(shù)學(xué)研究,生前很少正式發(fā)表研究成果,其數(shù)學(xué)思想多是在與其他數(shù)學(xué)家的信件中提出,由此為后世所知。

      費馬在解析幾何、微積分領(lǐng)域均有重要貢獻,但在數(shù)論方面興趣最濃,成就也最高,在前人的基礎(chǔ)上厘清了這一學(xué)科的焦點問題,將經(jīng)典數(shù)論轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代數(shù)論。他提出了多個著名的猜想,如費馬大定理(1993年由安德魯·懷爾斯證出)、費馬小定理、費馬平方和定理等,影響了后世幾代數(shù)學(xué)家。

      歐拉 ( Euler,1707~1783 )

      18世紀(jì)最具影響力的數(shù)學(xué)家,出生于瑞士一個牧師家庭,一生大部分時間在俄國和普魯士度過。13歲入讀巴塞爾大學(xué),15歲畢業(yè),16歲獲得碩士學(xué)位,是有名的數(shù)學(xué)神童。

      費馬?歐拉?拉格朗日?高斯

      作為科學(xué)史上最多產(chǎn)的數(shù)學(xué)家之一,據(jù)統(tǒng)計一生共寫下近900部書籍與論文,彼得堡科學(xué)院為整理其著作花費了47年時間。他的研究對三角學(xué)、微積分、數(shù)論等領(lǐng)域產(chǎn)生了重大影響,著作《無窮小分析引論》《微分學(xué)》 《積分學(xué)》是18世紀(jì)歐洲標(biāo)準(zhǔn)的微積分教科書。他的成果還奠定了作為數(shù)學(xué)中一個獨立分支的數(shù)論的基礎(chǔ),在該領(lǐng)域最重要的發(fā)現(xiàn)是二次反律。此外還引進了大量數(shù)學(xué)術(shù)語和符號,如表示函數(shù)的f(x)、求和Σ、自然對數(shù)的底e等等,使得數(shù)學(xué)更易于被表述和推廣。

      拉格朗日( Lagarange,1736~1813 )

      法國籍意大利裔數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家,在近代數(shù)學(xué)史上起到了承前啟后的作用,總結(jié)了18世紀(jì)的數(shù)學(xué)成果,同時又為19世紀(jì)的數(shù)學(xué)研究開辟了道路。

      他在數(shù)學(xué)、力學(xué)和天文學(xué)領(lǐng)域都有歷史性貢獻,其中包括著名的拉格朗日中值定理、拉格朗日力學(xué)的創(chuàng)立。作為一名數(shù)學(xué)家,他在數(shù)學(xué)分析方面的貢獻尤其突出,讓數(shù)學(xué)分析的基礎(chǔ)脫離了幾何與力學(xué),使數(shù)學(xué)的獨立性更為清楚,而不僅是其他學(xué)科的工具。

      勒讓德( Legendre,1752~1833 )

      18世紀(jì)后期到19世紀(jì)初,法國數(shù)學(xué)界著名的“三L”之一——其他兩人為拉格朗日和拉普拉斯(Laplace),因三人姓氏首字母均為“L”而得此稱。

      勒讓德在統(tǒng)計學(xué)、數(shù)論、抽象代數(shù)與數(shù)學(xué)分析上均有成果。他是橢圓積分理論的奠基人之一,提出了三類基本橢圓積分,證明每個橢圓積分可以表示為這三類積分的組合,并編制了詳盡的橢圓積分?jǐn)?shù)值表。在數(shù)論方面,其主要貢獻是論述了二次互反律及其應(yīng)用。也是解析數(shù)論的先驅(qū)者之一,歸納出了素數(shù)分布律,促使許多數(shù)學(xué)家研究這一問題。

      勒讓德?波恩哈德·黎曼

      高斯( Gauss,1777~1855 )

      德國數(shù)學(xué)家,近代數(shù)學(xué)奠基者之一,享有“數(shù)學(xué)王子”之譽。1792年,15歲的高斯進入Carolinum學(xué)院(今布倫瑞克學(xué)院前身)學(xué)習(xí)。1795年,18歲的他轉(zhuǎn)入哥廷根大學(xué),其間開始研究高等數(shù)學(xué),發(fā)現(xiàn)了最小二乘法,并猜測了質(zhì)數(shù)定理。1796年,19歲的高斯成為第一位只用尺規(guī)作圖成功畫出正17邊形的人。1801年,在《算術(shù)研究》一書中做出了二次互反律的證明,為數(shù)論的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。

      高斯熱愛數(shù)學(xué),卻討厭教學(xué)工作,學(xué)生不多,不過其中不乏數(shù)學(xué)大家,如波恩哈德·黎曼、理查德·戴德金和弗里德里?!へ惾麪枴?h3>波恩哈德·黎曼( Bernhard Riemann,1826~1866 )

      德國數(shù)學(xué)家,黎曼幾何學(xué)創(chuàng)始人。1846年他按照父親意愿進入哥廷根大學(xué)神學(xué)院學(xué)習(xí)哲學(xué)和神學(xué),后改學(xué)數(shù)學(xué)。1854年在哥廷根大學(xué)發(fā)表題為《論作為幾何學(xué)基礎(chǔ)的假設(shè)》的演說,創(chuàng)立了黎曼幾何學(xué),將曲面本身看成一個獨立的幾何實體,而不是把它僅僅看作歐幾里得空間中的一個幾何實體。1915年,愛因斯坦運用黎曼幾何和張量分析工具創(chuàng)立了新的引力理論——廣義相對論。

      1859年,黎曼提出了著名的黎曼猜想,被列為當(dāng)今世界七大數(shù)學(xué)難題之一,至今無人能破。黎曼猜想是關(guān)于黎曼ζ 函數(shù)ζ(s)的零點分布的猜想,在數(shù)學(xué)上的重要性甚至遠遠超過知名度更高的費馬大定理與哥德巴赫猜想。科學(xué)界認為,這一猜想若能證明,許多數(shù)學(xué)問題將迎刃而解。

      范·德·瓦爾登( Van der Waerden,1903~1996 )

      生于阿姆斯特丹,1926年獲阿姆斯特丹大學(xué)博士學(xué)位。主要貢獻在代數(shù)、代數(shù)幾何、群論方法在量子物理和數(shù)理統(tǒng)計中的應(yīng)用等方面,撰寫的《近世代數(shù)》對代數(shù)學(xué)的發(fā)展起了重要影響,它的出版標(biāo)志著抽象代數(shù)的初創(chuàng)時期已經(jīng)結(jié)束。其他著作有《代數(shù)幾何導(dǎo)論》(1939)、《量子力學(xué)中的群論方法》(1932)、《科學(xué)的覺醒》(1954)和《代數(shù)學(xué)史》(1985)等。

      安德烈·韋伊( Andre Weil,1906~1998 )

      20世紀(jì)法國著名數(shù)學(xué)組織布爾巴基小組的創(chuàng)辦者之一。生于巴黎,1925年畢業(yè)于巴黎高等師范學(xué)校,之后到羅馬和哥廷根學(xué)習(xí)。作為一名猶太人,他曾身體力行反對納粹,在第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后,從法國逃到芬蘭,因涉嫌從事間諜活動險些被槍決。1941年移居美國,在芝加哥大學(xué)任教,后進入普林斯頓高等研究院。

      他在許多領(lǐng)域做出過實質(zhì)的貢獻,最重要的是代數(shù)幾何和數(shù)論的深刻聯(lián)系。20世紀(jì)40年代,他力圖把代數(shù)幾何學(xué)建立在抽象代數(shù)和拓撲學(xué)的基礎(chǔ)上,建立了嚴(yán)整的代數(shù)幾何學(xué)體系,1946年出版《代數(shù)幾何學(xué)基礎(chǔ)》,并成為這一領(lǐng)域的經(jīng)典之作。1940年證明了廣義黎曼猜想。1949年提出韋伊猜想(后來由伯納德·德沃克、格羅滕迪克和皮埃爾·德利涅接力證出)。

      保羅·埃爾德什( Paul Erd~s,1913~1996 )

      出生于匈牙利一個猶太家庭,因其猶太身份遭納粹迫害而亡命海外,轉(zhuǎn)輾英、美等國。20世紀(jì)50年代因與華羅庚通信而被懷疑通共親華,被美國麥卡錫主義者趕出美國,從此漂泊浪跡,終身未娶,沒有固定職業(yè),一年四季奔波于世界各地,與數(shù)學(xué)界同行探討數(shù)學(xué)難題,即便垂暮之年依舊熱衷于猜想和證明。

      保羅·埃爾德什 讓-皮埃爾·塞爾

      發(fā)表論文高達1500多篇(包括與人合寫的),為現(xiàn)時發(fā)表論文數(shù)量最多的數(shù)學(xué)家(其次是歐拉)。曾和511人合寫論文,有人因此定義了一個埃爾德什數(shù),簡稱“埃數(shù)”,規(guī)定埃爾德什的埃數(shù)為0,與他直接合作寫論文的人的埃數(shù)為1,與埃數(shù)為1的人合寫論文的人的埃數(shù)為2,依此類推,結(jié)果幾乎所有健在的數(shù)學(xué)家的“埃數(shù)”都小于10,由此可以看出埃爾德什在當(dāng)代數(shù)學(xué)的聯(lián)合研究中處于多么中心的位置。他影響了數(shù)學(xué)家們從事研究的方式,數(shù)學(xué)界的合作比以往更加密切。

      讓-皮埃爾·塞爾( Jean-Pierre Serre,1926~ )

      法國數(shù)學(xué)家,主要研究領(lǐng)域是拓撲學(xué)、代數(shù)幾何與數(shù)論,目前為法蘭西學(xué)院教授。

      在20世紀(jì)五六十年代,曾與格羅滕迪克合作,由此導(dǎo)向代數(shù)幾何的基礎(chǔ)工作,其動機源于韋伊猜想。很早就意識到須推廣層上同調(diào)理論以解決韋伊猜想,并在這方面做出了有益嘗試。1954年獲得菲爾茲獎,當(dāng)時年僅28歲,是史上最年輕的獲獎?wù)摺?003年成為阿貝爾獎的首個得主,是菲爾茲獎和阿貝爾獎迄今唯一一位雙料得主。

      亞歷山大·格羅滕迪克( Alexander Grothendieck,1928~2014 )

      出生于德國柏林,但主要在法國生活成長。他被視為學(xué)術(shù)界的另類,未曾接受正規(guī)教育,也沒有按部就班地在學(xué)術(shù)階梯上晉升,且在1970年辭掉法國高等科學(xué)研究所的工作后完全脫離了學(xué)術(shù)界。但作為現(xiàn)代代數(shù)幾何的奠基者,其成就是歷史性的:為代數(shù)幾何奠定的嶄新基礎(chǔ),是將空間和相關(guān)的環(huán)作為研究的主要對象;對幾何的貢獻,是借著在算術(shù)幾何中用代數(shù)方法研究數(shù)字,促進了數(shù)論的發(fā)展。通過這一路徑,與塞爾一道開啟了證明韋伊猜想的道路,并由其學(xué)生皮埃爾·德利涅最終完成。

      亞歷山大·格羅滕迪克

      羅伯特·朗蘭茲( Robert Langlands,1936~ )

      出生于加拿大,20世紀(jì)最重要的數(shù)學(xué)家之一,著名的朗蘭茲綱領(lǐng)的提出者。1960年畢業(yè)于耶魯大學(xué)并被任命為講師,1967年升任教授,目前任普林斯頓高等研究所教授。

      在1967年給安德烈·韋伊的一封信中,他首次提出了朗蘭茲綱領(lǐng)。這一綱領(lǐng)在數(shù)學(xué)史上具有革命性意義,它在數(shù)學(xué)中的兩大分支——數(shù)論和群論之間建立起新的聯(lián)系。朗蘭茲知道,要證明自己理論立基的假設(shè)需要幾代人的共同努力,而證明“基本引理”將是證明這項假設(shè)的合理跳板,但即便如此,其難度也大大超出了他的想象,“基本引理”遲遲未能證明。直到2009年,38歲的越南數(shù)學(xué)家吳寶珠通過引入新的代數(shù)幾何學(xué)方法才攻克了這一難題。但朗蘭茲綱領(lǐng)的完全證明仍有待數(shù)學(xué)家們的努力。

      羅伯特·朗蘭茲

      安德魯·懷爾斯( Andrew Wiles,1953~ )

      英國著名數(shù)學(xué)家,牛津大學(xué)教授。對數(shù)學(xué)的最大貢獻是證明了歷時350多年懸而未決的費馬大定理。

      安德魯·懷爾斯

      懷爾斯自小癡迷于費馬大定理,后來因此選擇了數(shù)學(xué)作為自己的終生追求。從1986年起,開始專心投入費馬大定理的證明工作中。1993年6月,他在英國劍橋大學(xué)牛頓研究所做了三次學(xué)術(shù)報告,在最后一次演講結(jié)束時,面對臺下的200多名數(shù)學(xué)家,完成了對費馬大定理的證明。這一消息迅速登上世界各大報紙頭版的位置,震驚了國際科學(xué)界。后來,一位數(shù)學(xué)家發(fā)現(xiàn)了證明中的一處小錯誤,懷爾斯與學(xué)生理查德·泰勒耗時15個月糾正了這一錯誤,隨后將完整的證明過程公之于眾。這一成果為懷爾斯贏得無數(shù)榮譽,同時也極大地激勵了其他數(shù)學(xué)家。

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