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孔多塞算法

发布时间: 2023-04-08 05:06:05

‘壹’ 请大家告诉我我十位中外数学家及其生平资料(100至150字)

想要补充几个一定要提的数学家,介绍长度过长是一定的了,因为觉得不那样根本介绍不了他们。至于怎么截取到100-150字,就要楼主自己看看怎么能缩了。

卡尔•弗里德里希•高斯(Johann Carl Friedrich Gauss)
数学王子

1777年4月30日生于不伦瑞克,1855年2月23日卒于哥廷根,德国着名数学家、物理学家、天文学家、大地测量学家。高斯被认为是最重要的数学家,并有“数学王子”的美誉。

1792年,15岁德高斯进入Braunschweig学院。在那里,高斯开始对高等数学作研究。独立发现了二项式定理的一般形式、数论上的“二次互反律”(Law of Quadratic Reciprocity)、质数分布定理(prime numer theorem)、及算术几何平均(arithmetic-geometric mean)。

1795年高斯进入哥廷根大学。1796年,17岁的高斯得到了一个数学史上极重要的结果,就是《正十七边形尺规作图之理论与方法》。

高斯是一对普通夫妇的儿子。他的母亲是一个贫穷石匠的女儿,虽然十分聪明,但却没有接受过教育,近似于文盲。在她成为高斯父亲的第二个妻子之前,她从事女佣工作。他的父亲曾做过园丁,工头,商人的助手和一个小保险公司的评估师。当高斯三岁时便能够纠正他父亲的借债帐目的事情,已经成为一个轶事流传至今。他曾说,他在麦仙翁堆上学会计算。能够在头脑中进行复杂的计算,是上帝赐予他一生的天洞梁赋。

高斯用很短的时间计算出了小学老师布置的任务:对自然数从1到100的求和。他所使用的方法是:对50对构造成和101的数列求和(1+100,2+99,3+98……),同时得到结果:5050。这一年,高斯9岁。

哥廷根大学当高斯12岁时,已经开始怀疑元素几何学中的基础证明。当他16岁时,预测在欧氏几何之外必然会产生一门完全不同的几何学,即非欧几里德几何学。他导出了二项式定理的一般形式,将其成功的运用在无穷级数,并发展了数学分析的理论。

高斯的老师Bruettner与他助手 Martin Bartels 很早就认识到了高斯在数学上异乎寻常的天赋,同时Herzog Carl Wilhelm Ferdinand von Braunschweig也对这个天才儿童留下了深刻印象。于是他们从高斯14岁其便资助其学习与生活。这也使高斯能够在公元1792-1795年在Carolinum学院(今天Braunschweig学院的前身)学习。18岁时,高斯转入哥廷根大学学习。在他19岁时,第一个成功的用尺规构造出了规则的17角形。

高斯于公元1805年10月5日与来自Braunschweig的Johanna Elisabeth Rosina Osthoff小姐(1780-1809)结婚。在公元1806年8月21日迎来了他生命中的第一个孩子Joseph。此后,他又有两个孩子。Wilhelmine(1809-1840)和Louis(1809-1810)。1807年高斯成为哥廷根大学的教授和当地天文台的台长。

虽然高斯作为一个数学家而闻名于世,但这并不意味着他热爱教书。尽管如此,他越来越多的学生成为有影响的数学家察做,如后来闻名于世的戴德金和黎曼。

高斯非常信教且保守。他的父亲死于1808年4月14日,晚些时候的1809年10月11日,他的第一位妻子Johanna也离开人世。次年8月4日高斯迎娶第二位妻子Friederica Wilhelmine (1788-1831)。他们又有三个孩子:Eugen (1811-1896)、Wilhelm (1813-1883) 和 Therese (1816-1864)。 1831年9月12日她的第二位妻子也死去,1837年高斯开始学习俄语。1839年4月18日,他的母亲在哥廷根逝世,享年95岁。高斯于1855年2月23日凌晨1点在哥廷根去世。他的很多散布在给朋友的书信或笔记中的发现于1898年被发现。

高斯的贡献
18岁的高斯发现了质数分布定理和最小二乘法。通过对足够多的测量数据的处理后,可以得到一个新的、概率性质的测量结果。在这些基础之上,高败颤衡斯随后专注于曲面与曲线的计算,并成功得到高斯钟形曲线(正态分布曲线)。其函数被命名为标准正态分布(或高斯分布),并在概率计算中大量使用。

在高斯19岁时,仅用尺规便构造出了17边形。并为流传了2000年的欧氏几何提供了自古希腊时代以来的第一次重要补充。

高斯总结了复数的应用,并且严格证明了每一个n阶的代数方程必有n个实数或者复数解。在他的第一本着名的着作《算术研究》中,作出了二次互反律的证明,成为数论继续发展的重要基础。在这部着作的第一章,导出了三角形全等定理的概念。

高斯在他的建立在最小二乘法基础上的测量平差理论的帮助下,结算出天体的运行轨迹。并用这种方法,发现了谷神星的运行轨迹。谷神星于1801年由意大利天文学家皮亚齐发现,但他因病耽误了观测,失去了这颗小行星的轨迹。皮亚齐以希腊神话中“丰收女神”(Ceres)来命名它,即谷神星(Planetoiden Ceres),并将以前观测的位置发表出来,希望全球的天文学家一起寻找。高斯通过以前的三次观测数据,计算出了谷神星的运行轨迹。奥地利天文学家 Heinrich Olbers在高斯的计算出的轨道上成功发现了这颗小行星。从此高斯名扬天下。高斯将这种方法着述在着作《天体运动论》(Theoria Motus Corporum Coelestium in sectionibus conicis solem ambientium )中。

为了获知任意一年中复活节的日期,高斯推导了复活节日期的计算公式。

在1818年至1826年之间高斯主导了汉诺威公国的大地测量工作。通过他发明的以最小二乘法为基础的测量平差的方法和求解线性方程组的方法,显着的提高了测量的精度。出于对实际应用的兴趣,他发明了日光反射仪,可以将光束反射至大约450公里外的地方。高斯后来不止一次地为原先的设计作出改进,试制成功被广泛应用于大地测量的镜式六分仪。

高斯亲自参加野外测量工作。他白天观测,夜晚计算。五六年间,经他亲自计算过的大地测量数据,超过100万次。当高斯领导的三角测量外场观测已走上正轨后,高斯就把主要精力转移到处理观测成果的计算上来,并写出了近20篇对现代大地测量学具有重大意义的论文。在这些论文中,推导了由椭圆面向圆球面投影时的公式,并作出了详细证明,这套理论在今天仍有应用价值。汉诺威公国的大地测量工作直到1848年才结束,这项大地测量史上的巨大工程,如果没有高斯在理论上的仔细推敲,在观测上力图合理精确,在数据处理上尽量周密细致的出色表现,就不能完成。在当时条件下布设这样大规模的大地控制网,精确地确定2578个三角点的大地坐标,可以说是一项了不起的成就。

日光反射仪由于要解决如何用椭圆在球面上的正形投影理论解决大地测量问题,高斯亦在这段时间从事曲面和投影的理论,这成了微分几何的重要基础。他独自提出不能证明欧氏几何的平行公设具有‘物理的’必然性,至少不能用人类理智,也不能给予人类理智以这种证明。但他的非欧几何的理论并没有发表,也许是因为对处于同时代的人不能理解对该理论的担忧。后来相对论证明了宇宙空间实际上是非欧几何的空间,高斯的思想被近100年后的物理学接受了。当时高斯试图在汉诺威公国的大地测量中通过测量Harz的Brocken--Thuringer Wald的Inselsberg--哥廷根的Hohen Hagen三个山头所构成的三角形的内角和,以验证非欧几何的正确性,但未成功。高斯的朋友鲍耶的儿子雅诺斯在1823年证明了非欧几何的存在,高斯对他勇于探索的精神表示了赞扬。1840年,罗巴切夫斯基又用德文写了《平行线理论的几何研究》一文。这篇论文发表后,引起了高斯的注意,他非常重视这一论证,积极建议哥廷根大学聘请罗巴切夫斯基为通信院士。为了能直接阅读他的着作,从这一年开始,63岁的高斯开始学习俄语,并最终掌握了这门外语。最终高斯成为和微分几何的始祖(高斯,雅诺斯、罗巴切夫斯基)中最重要的一人。

高斯和韦伯19世纪的30年代,高斯发明了磁强计,辞去了天文台的工作,而转向物理研究。他与韦伯(1804-1891)在电磁学的领域共同工作。他比韦伯年长27岁,以亦师亦友的身份进行合作。1833年,通过受电磁影响的罗盘指针,他向韦伯发送了电报。这不仅仅是从韦伯的实验室与天文台之间的第一个电话电报系统,也是世界首创。尽管线路才8千米长。1840年他和韦伯画出了世界第一张地球磁场图,而且定出了地球磁南极和磁北极的位置,并于次年得到美国科学家的证实。

高斯和韦伯共同设计的电报高斯研究数个领域,但只将他思想中成熟的理论发表。他经常提醒他的同事,该同事的结论已经被自己很早的证明,只是因为基础理论的不完备性而没有发表。批评者说他这样是因为极爱出风头。实际上高斯已将他的结果都记录起来。在他死后,有20部这样的笔记被发现,才证明高斯的宣称是事实。一般认为,即使这20部笔记,也不是高斯全部的笔记。下萨克森州和哥廷根大学图书馆已经将高斯的全部着作数字化并置于互联网上。

高斯的肖像已经被印在从1989年至2001年流通的10德国马克的纸币上。

莱昂哈德•欧拉(Leonhard Euler)
支配者

1707年4月15日-1783年9月18日,瑞士数学家和物理学家。他被称为历史上最伟大的两位数学家之一(另一位是卡尔•弗里德里克•高斯)。欧拉是第一个使用“函数”一词来描述包含各种参数的表达式的人,例如:y = f(x)(函数的定义由莱布尼兹在1694年给出)。他是把微积分应用于物理学的先驱者之一。

欧拉出生于瑞士,在那里受教育。欧拉是一位数学神童。他作为数学教授,先后任教于圣彼得堡和柏林,尔后再返圣彼得堡。欧拉是史上发表论文数第二多的数学家,全集共计75卷;他的纪录一直到了20世纪才被保罗•艾狄胥打破。他发表的论文达856篇(另一说865篇),着作有32部(另一说31部)。产量之多,无人能及。欧拉实际上支配了18世纪至现在的数学;对于当时新发明的微积分,他推导出了很多结果。在1735年至1771年,欧拉的双眼先后失明(据说是因双眼直接观察太阳)。尽管人生最后七年,欧拉的双目完全失明,他还是以惊人的速度产出了生平一半的着作。

很多数学的分技,也是由欧拉所创或因而有大大的进展。

欧拉年轻时曾研读神学,他一生虔诚、笃信上帝并不能容许任何诋毁上帝的言论在他面前发表。有一个广泛流传的传说说到,欧拉在叶卡捷琳娜二世的宫廷里,挑战当时造访宫廷的无神论者德尼•狄德罗:“先生,,所以上帝存在。这是回答!”不懂数学的德尼完全不知怎么应对,只好投降。

1783年9月18日,晚餐后,欧拉一边喝着茶,一边和小孙女玩耍,突然之间,烟斗从他手中掉了下来。他说了一句:“我死了”,随即“欧拉停止了生命和计算”。后面这句经常被数学史家引用的话,出自法国哲学家兼数学家孔多塞之口:"...il cessa de calculer et de vivre," (he ceased to calculate and to live)小行星欧拉2002是为了纪念欧拉而命名的。

格奥尔格•弗雷德里希•波恩哈德•黎曼 (Georg Friedrich Bernhard Riemann)
猜想者?

1826年9月17日-1866年7月20日,德国数学家,对数学分析和微分几何做出了重要贡献,其中一些为广义相对论的发展铺平了道路。他的名字出现在黎曼ζ函数,黎曼积分,黎曼引理,黎曼流形,黎曼映照定理,黎曼-希尔伯特问题,黎曼思路回环矩阵和黎曼曲面中。

他出生于汉诺威王国(今德国下萨克森州)的小镇布列斯伦茨(Breselenz)。他的父亲弗雷德里希•波恩哈德•黎曼是当地的路德会牧师。他在六个孩子中排行第二。

1840年,黎曼搬到汉诺威和祖母生活并进入中学学习。1842年祖母去世后,他搬到吕内堡(Lüneburg)的约翰纽姆(Johanneum)。1846年,按照父亲的意愿,黎曼进入哥廷根大学学习哲学和神学。在此期间他去听了一些数学讲座,包括高斯关于最小二乘法的讲座。在得到父亲的允许后,他改学数学。

1847年春,黎曼转到柏林大学,投入雅戈比、狄利克雷和Steiner门下。两年后他回到哥廷根。

1854年他初次登台作了题为“论作为几何基础的假设”的演讲,开创了黎曼几何,并为爱因斯坦的广义相对论提供了数学基础。他在1857年升为哥廷根大学的编外教授,并在1859年狄利克雷去世后成为正教授.1862年,他与爱丽丝•科赫(Elise Koch)结婚。

1866年,他在第三次去意大利的的途中因肺结核在塞拉斯卡(Selasca)去世。

关于黎曼的常用定理有:
Riemann hypothesis
Riemann zeta function
Riemann integral
Riemann sum
Riemann lemma
Riemannian manifold
Riemann mapping theorem
Riemann-Hilbert problem
Riemann-Hurwitz formula
Riemann-von Mangoldt formula
Riemann surface
Riemann-Roch theorem
Riemann theta function
Riemann-Siegel theta function
Riemann's differential equation
Riemann matrix
Riemann sphere
Riemannian metric tensor
Riemann curvature tensor
Cauchy-Riemann equations
Hirzebruch-Riemann-Roch theorem
Riemann-Lebesgue lemma
Riemann-Stieltjes integral
Riemann-Liouville differintegral
Riemann series theorem
Riemann's 1859 paper introcing the complex zeta function
Prime Obsession

奥古斯丁•路易•柯西(Augustin Louis Cauchy)
定理量产者

1789年8月21日生于巴黎;1857年5月23日卒于塞纳省索镇。1805年柯西进入高等工业学校学习,安培是他的一位老师。他原来打算成为土木工程师,但是他的身体很差,他的朋友拉格朗日和拉普拉斯劝他转向搞不要求身体特别好的纯粹数学。

他的数学的一个重要方面是紧密结合物理学。他第一个企图给以太的性质奠定数学基础。以太是一种既容许光波又容许行星穿过自身的一种猕散状固体,他的工作使得科学家有可能接受以太而不失体面。但是这个理论并不完全令人满意。

后来有许多人(像麦克斯韦)力图改进它都没有得到完全的成功。事实上,没有任何以太理论成功过,柯西死后二十多年,迈克耳孙和莫利的实验使这个问题更加难办。一个世纪以来,物理学家处在这样一种无情的矛盾之中:一方面显然需要以太来解释光的性质,另一方面显然不可能有这么样的以太具有如此矛盾的性质。最终需要爱因斯坦的理论把他们解放出来。 柯西的晚年由于政治上的争论而受到围攻,因为他在政治方面和在宗教方面都是极端地的保守。他是波旁王朝的热情追随者。当波旁家系的最后一个法国国王查理十世(他封柯西为男爵)1830年亡命国外时,柯西也亡命到意大利,以避免宣誓效忠于新王路易?菲力普。

1838年柯西回到法国。1848年,拿破仑一世的侄子路易?拿破仑掌了权当上第二共和国的总统,后来又帝为拿破仑三世,柯西都没有宣誓效忠,如阿拉戈一样,但确实接到了法兰西学院的教授的任命。

柯西是个超级量产型人物,相关定理有:
Cauchy integral theorem
Cauchy's integral formula
Cauchy-Schwarz inequality
Cauchy's theorem (group theory)
Cauchy's theorem (geometry)
Cauchy distribution
Cauchy determinant
Cauchy formula for repeated integration
Cauchy sequence
Cauchy-Riemann equations
Cauchy-Frobenius lemma
Cauchy proct
Cauchy principal value
Cauchy-Binet formula
Cauchy-Euler equation
Cauchy's equation
Cauchy problem
Cauchy horizon
Cauchy boundary condition
Cauchy surface
Cauchy-Kovalevskaya theorem
Maclaurin-Cauchy test
Cauchy's radical test
Cauchy (crater)
Cauchy functional equation
Cauchy-Peano theorem
Cauchy argument principle
Nyquist stability criterion

艾萨克•牛顿爵士(Sir Isaac Newton)
家传户晓!

1643年1月4日—1727年3月31日,英国数学家、科学家和哲学家,同时是当时炼金术热衷者。他在1687年7月5日发表的《自然哲学的数学原理》里提出的万有引力定律以及他的牛顿运动定律是经典力学的基石。牛顿还和莱布尼茨各自独立地发明了微积分。他总共留下了50多万字的炼金术手稿和100多万字的神学手稿。

牛顿被誉为人类历史上最伟大的科学家之一。他的万有引力定律在人类历史上第一次把天上的运动和地上的运动统一起来,为日心说提供了有力的理论支持,使得自然科学的研究最终挣脱了宗教的枷锁。

牛顿还发现了太阳光的颜色构成,还制作了世界上第一架反射望远镜。

牛顿出生于英格兰林肯郡的小镇乌尔斯普。在牛顿出生之前三个月,他的父亲就去世了,两年之后他的母亲改嫁他人,把牛顿留给了他的祖母。牛顿的天才很早就展现出来。

牛顿最开始在乡村学校读书,12岁时候离家到格兰瑟文法学校就读。在格兰瑟他寄宿在当地的一个药剂师家中并最终和这名药剂师的继女订了婚。1661年,也就是19岁的时候,牛顿进入剑桥大学三一学院学习。在那里,牛顿沉浸在学习之中而疏忽了未婚妻,他的未婚妻就嫁给了别人。牛顿终身未婚。

在那个时代,大学里仅仅教授亚里士多德的理论,但是牛顿对于当代哲学家的思想更感兴趣,比如,笛卡尔、伽利略、哥白尼、开普勒等等。在1665年他发现了二项式定理,同一年他获得了文学学士学位。不久就爆发了瘟疫,学校被迫关闭,牛顿回到家乡继续他的研究。在接下来的两年之内,牛顿在微积分、光学和重力问题上做出了卓越的工作。

1667年牛顿重返剑桥大学。1669年10月27日牛顿被选为卢卡斯数学教授。1672年起他被接纳为英国皇家学会会员,1703年被选为皇家学会主席直到逝世。

1696年牛顿任造币厂监督,1699年升任厂长,1705年因改革币制有功受封为爵士。

1727年3月31日,牛顿因患肾结石症医治无效,在伦敦郊区肯辛顿寓中逝世,葬于伦敦威斯敏斯特教堂。

牛津对于数学最大的贡献莫过于微积分的创立和推动应用数学的发展,虽然微积分的符号使用的是戈特弗里德•威廉•莱布尼茨所创。

亚里士多德(希腊语:Αριστοτέλης,英语:Aristotle)
先知?先驱!

前384年—前322年3月7日,是着名的古希腊哲学家,他是柏拉图的学生、也是亚历山大帝的老师。一个并非数学家的全能数学家,从逻辑引发出真正的数学。他在许多领域都留下广泛着作,包括了物理学、形而上学、诗歌(包括戏剧)、生物学、动物学、逻辑学、政治、政府、以及伦理学。

苏格拉底、柏拉图、以及亚里士多德三人被广泛认为是西方哲学的奠基者。一些人认为亚里士多德发展出的学派是柏拉图哲学思想的延伸,一些人则认为柏拉图和亚里士多德两人所代表的是古代哲学里最主要的两大学派。

亚里士多德在前384年生于色雷斯的斯塔基拉(Stagira),父亲是马其顿王的御医。从小亚里士多德在贵族家庭环境里长大。在18岁的时候,亚里士多德被送到雅典的柏拉图学园学习,此后20年间亚里士多德一直住在学园,直至老师柏拉图在前347年去世。柏拉图去世后,由于学园的新首脑比较同情柏拉图哲学中的数学倾向,令亚里士多德无法忍受,便离开雅典。但是从亚里士多德的着作中可以看到,虽然亚里士多德不同意波西普斯等学园新首脑的观点,但依然与他们保持良好的关系。

离开学园后,亚里士多德先是接受了先前的学友赫米阿斯的邀请访问小亚细亚。赫米阿斯当时是小亚细亚沿岸的密细亚的统治者。亚里士多德在那里还娶了赫米阿斯的侄女为妻。但是在公元前344年,赫米阿斯在一次暴动中被谋杀,亚里士多德不得不离开小亚细亚,和家人一起到了米提利尼。3年后,亚里士多德又被马其顿的国王腓力浦二世召唤会故乡,成为当时年仅13岁的亚历山大大帝的老师。根据古希腊着名传记作家普鲁塔克的记载,亚里士多德对这位未来的世界领袖灌输了道德、政治以及哲学的教育。亚里士多德也运用了自己的影响力,对亚历山大大帝的思想形成起了重要的作用。正是亚里士多德的在影响下,亚历山大大帝始终对科学事业十分关心,对知识十分尊重。但是,亚里士多德和亚历山大大帝的政治观点或许并不是完全相同的。前者的政治观是建筑在即将衰亡的希腊城邦的基础上的,而亚历山大大帝后来建立的中央集权帝国对希腊人来说无异是野蛮人的发明。

公元前335年腓力浦去世,亚里士多德又回到雅典,并在那里建立了自己的学校。学园的名字(Lyceum)以阿波罗神殿附近的杀狼者(吕刻俄斯)来命名。在此期间,亚里士多德边讲课,边撰写了多部哲学着作。亚里士多德讲课时有一个习惯,即边讲课,边漫步于走廊和花园,正是因为如此,学园的哲学被称为“逍遥的哲学”或者“漫步的哲学”。亚里士多德的着作在这一期间也有很多,主要是关于自然和物理方面的自然科学和哲学,而使用的语言也要比柏拉图的《对话录》晦涩许多。他的作品很多都是以讲课的笔记为基础,有些甚至是他学生的课堂笔记。因此有人将亚里士多德看作是西方第一个教科书的作者。虽然亚里士多德写下了许多对话录,但这些对话录都只有少数残缺的片段流传下来。被保留最多的作品主要都是论文形式,而亚里士多德最初也没有想过要发表这些论文。一般认为这些论文是亚里士多德讲课时给学生的笔记或课本。

亚里士多德不只研究了当时几乎所有的学科,他也对这些学科做出极大的贡献。在科学上,亚里士多德研究了解剖学、天文学、经济学、胚胎学、地理学、地质学、气象学、物理学、和动物学。在哲学上亚里士多德则研究了美学、伦理学、政治、政府、形而上学、心理学、以及神学。亚里士多德也研究教育、文学、以及诗歌。亚里士多德的生平着作加起来几乎就成了一部希腊人知识的网络全书。一些人还认为亚里士多德可能是在那个时代里最后一个精通所有学科和既有智慧的人了。

亚历山大死后,雅典人开始奋起反对马其顿的统治。由于和亚历山大的关系,亚里士多德不得不因为被指控不敬神而逃亡加而西斯(Chalcis)避难,他的学园则交给了狄奥弗拉斯图掌管。亚里士多德说他会逃离是因为:“我不想让雅典人再犯下第二次毁灭哲学的罪孽。”(隐喻之前苏格拉底之死)不过在一年之后的公元前322年,亚里士多德因为多年积累的一种疾病而去世。亚里士多德还留下一个遗嘱,要求将他埋葬在妻子坟边。

‘贰’ 莱昂哈德欧拉的故事 感想

莱昂哈德·欧拉是瑞士数学家和物理学家。他被称为历史上最伟大的两位数学家之一(另一位是卡尔·弗里德里克·高斯)。欧拉是第一个使用“函数”一词来描述包含各种参数的表达式的人,例如:y = F(x) (函数的定义由莱布尼兹在1694年给出)。他是把微积分应用于物理学的先驱者之一。 欧拉出生于瑞士,在那里受教育。欧拉是一位数学神童。他作为数学教授,先后任教于圣彼得堡和柏林,尔后再返圣彼得堡。欧拉是有史以来最多产的数学家,他的全集共计75卷。镇圆欧拉实际上支配了18世纪的数学,对于当时新发明的微积分,他推导出了很多结果。在他生命的最后7年中,欧拉的双目完全失明,尽管如此,他还是以惊人的速度产出了生平一半的着作。 欧拉的一生很虔诚。然而,那个广泛流传的传说却不是真的。传说中说到,欧拉在叶卡捷琳娜二世的宫廷里,挑战德尼·狄德罗:“先生,(a+b)n/n = x;所以上帝存在,这是回答!” 欧拉的离世也很特别:在朋友的party中他中途退场去工作,最后伏在书桌上安静的去了。 小行星欧拉2002是为了纪念欧拉而命名的。
[编辑本段]莱昂哈德·欧拉-贡献
"欧拉进行计算看起来毫不费劲儿,就像人进行呼吸,像鹰在风中盘旋一样°(阿拉戈语),这封伦纳德.欧拉(1770--1783)无与伦比的数学才能来说并不夸张,他是历史上最多产的数学家。与他同时代的人们称他为"分析的化身"。欧拉撰写长篇学术论文就像一个文思敏捷的作家给亲密的朋友写一封信那样容易。甚至在他生命最后17年间的完全失明也未能阻止他的无比多产,如果说视力的丧失有什么影响的话,那倒是提高了他在内心世界进行思维的想象力。 欧拉到底为了多少着作,直至1936年人们也没有确切的了解。但据估计,要出版已经搜集到的欧拉着作,将需用大4开本60至80卷。1909年瑞士自然科学联合会曾着手搜集、出版欧拉散轶的学术论文。这项工作是在全世界许多个人和数学团体的资助之下进行的。这也恰恰显示出,欧拉属于整个文明世界,而不仅仅屈于瑞士。为这项工作仔细编制的预算(1909年的钱币约合80000美元)却又由于在圣彼得堡(列宁格勒)意外地发现大量欧拉手稿而被完全打破了。
[编辑本段]莱昂哈羡旅知德·欧拉-事迹
欧拉的数学生涯开始于牛顿(Newton)去世的那一年。对于欧拉这样一个天才人物,不可能选择到一个更有利的时代了。解析几何(1637年间世)已经应用了90年,微积分大约50年,牛顿(Newton)万有引力定律这把物理天文学的钥匙,摆到数学界人们面前已40年。在这每一个领域之中,都已解决了大量孤立的问题,同时在各处做了进行统一的明显尝试。但是还没有像后来做的那样,对整个数学,纯粹数学和应用数学,进行任何有系统的研究。特别是笛卡儿(Descrates)、牛顿(Newton)和莱布尼茨(Leibniz)强有力的分析方法还没有像后来那样被充分运用,尤其在力学和几何学中更是如此。 那时代数学和三角学已在一个较低的水平土系统化并扩展了。特别是后者已经基本完善。在费马(Fermat)的丢番图分析和一般整数性质的领域里则不可能有任何这样的"暂时的完善"(甚至到现在也还没有)。但就在这方面,欧拉也证明了他确是个大师。事实上,欧拉多方面才华的最显着特点之一,就是在数学的两大分支--连续的和离散的数学中都具有同等的能力。 作为一个算法学家,欧拉从没有被任何人超越过。也许除了雅可比之外,也没有任何人接近过他的水平。算法学家是为解决各种专门问题设计算法的数学家。举个很简单的例子,我们可以假定(或证明)任何正实数都有实数平方根。但怎样才能算出这个根呢?已知的方法有很多,算法学家则要设计出切实可行的具体步骤来。再比如,在丢番图分析中,还有积分学里,当一个或多个变量被其他变量的函数进行巧妙的(常常是简单的)变换之前,问题往往不可能解决。算法学家就是自然地发现这种窍门的数学家。他们没有任何同一的程序可循,算法学家就像随口会作打油诗的人--是天生的,而不是造就的。 目前时尚轻视"小小算法学家"。然而,当兄消一个真正伟大的算法学家像印度的罗摩奴阔一样不知从什么地方意外来临的时候,就是有经验的分析学者也会欢呼他是来自天国的恩赐:他那简直神奇的对表面无关公式的洞察力,会揭示出隐藏着的由一个领域导向另一个领域的线索。从而使分析学者得到为他们提供的弄清这些线索的新题目。算法学家是"公式主义者",他们为了公式本身的缘故而喜欢美观的形式。
[编辑本段]莱昂哈德·欧拉-影响他的两个因素
在谈到欧拉平静而有趣的生活之前,我们必须介绍一下他那个时代的两个环境因素,这些因素促进了他的惊人的活跃,并对他的活动有指导作用。 在18世纪的欧洲,大学不是学术研究的主要中心。假如没有古典派的传统及其对科学研究的可以想象的敌意,大学本来是可以成为主要中心的。数学对于古代人足够严密,受到重视;而物理学比较新,受到人们的怀疑。此外,在当时的大学里,人们希望数学家把他的大部分力量放在基础教学上。至于学术研究,如果搞的话,那将是毫无益处的奢侈,就像今天在一般的美国高等学校里那样。那时候英国大学的研究员满能够把他们选择的课题搞得相当好。然而,他们很少愿意选择什么课题,反正搞成了什么或没搞成什么都不会对他们的面包和黄油产生影响。在如此的松弛,或者说公开的敌意之下,根本没有什么好理由来解释为什么那些大学本来应该在科学发展中起带头作用,而事实上却没有起到。 这个带头的责任由得到慷慨或有远见的统治者所资助的各个皇家科学院承担了。普鲁士腓特烈大帝和俄国叶卡捷琳娜女皇慷慨地给了数学以无法报偿的资助。他们使得数学的发展有可能在整整一个世纪之中处于科学史上一个最活跃的时期。对欧拉来说,是柏林和圣彼得堡提供了数学创作的力量。而这两个创造力的中心都应当把它们对欧拉的激励归功于莱布尼茨(Leibniz)不断进取的雄心。是莱布尼茨(Leibniz)起草过规划的这两个科学院给欧拉提供了成为历史上最多产的数学家的机会。因而,在某种意义上说,欧拉是莱布尼茨(Leibniz)的苗裔。 柏林科学院由于缺乏头脑而日渐衰败已有40年,欧拉在腓特烈大帝的鼓励下给了它有力的冲击,使它再次有了生气。彼得大帝在世时没来得及按照莱布尼茨(Leibniz)的规划建立起来的圣彼得堡科学院,则由他的继位者建立起来了。 这两个科学院不像今天一些科学院那样以鉴定精心撰写的优秀着作,授予院士资格为主要职责。它们是研究机构,雇佣院士进行科学研究。薪水和津贴金很优厚,使人足以保证本身家庭的舒适生活。欧拉的家属一度不少于18个人,他还是足以维持他们都过着丰裕的生活。使18世纪院士生活具有吸引力的最后一点是,他的孩子们只要有任何一点才能,都肯定会得到很好的施展机会。 接下来我们就会看到对欧拉的丰硕数学成果具有决定性影响的第二个因素。提供财政支持的统治者很自然地会希望他们的金钱除开抽象的文化之外再多换到些东西。但必须强调的是,一旦统治者的投资得到了适当的报偿,他们就不再坚持要受雇佣的人把剩余时间也花到"生产性"工作上了。欧拉、拉格朗日和其他院士们都可以自由地做他们乐意做的工作。没有任何明显的压力来迫使谁搞出点什么能被政府直接利用的实际成果。18世纪统治者们比今天许多研究院院长更明智的是让科学按自己的规律发展的,只不过偶尔提到他们眼前需要什么。他们似乎本能地意识到了,只要不时作个恰当的暗示,所谓的"纯粹"研究就会把他们期待的紧迫实际问题作为副产品搞出来。 这个笼统的说法有一个重要的例外,它既不证明,也不否定这个规律。刚巧在欧拉的时代,数学研究中悬而未决的问题正好与海洋霸权这个当时也许是第一等的实际问题联系在一起。航海技术胜过所有其他对手的国家必然会控制海洋。而航海的首要问题是在离岸数百海里的大海中精确地确定舰船的位置,以使之比敌手更快地航抵海战的地点(不幸,只是为了这个)。正如众所周知的,英国控制了海洋。它能做到这一点,在很大程度上是由于它的航海家在18世纪能够把天体力学中的纯数学研究成果加以实际应用。这样一项实际应用正与欧拉直接有关。现代航海的奠基人当是牛顿(Newton),尽管他本人并不曾为这个问题费过脑筋,也从不曾(就人们迄今所知)踏上过一艘舰船的甲板。确定海上船的位置要靠观测天体(在特别的航行中有时这要包括木星的卫星)。牛顿(Newton)万有引力定律表明必要时以充分的耐心可以预先算出百年之内的行星位置和月相盈亏之后,希望控制海洋的那些人便安排航海天文历的计算人员下苦功编制行星未来位置的表格。 在这一项很实用的事业中,月亮引出了特别棘手的问题,即牛顿(Newton)定律彼此吸引的三个星体的问题。当我们进入20世纪的时候,这个问题还要重现许多次。欧拉是第一个为这个月球问题提出一种可以计算的解法(月球理论)的人。这三个相关星体是月亮、地球和太阳。虽然关于这个问题在这里谈不了什么,要推到后几章去,但我们可以说,这个问题是整个数学范畴内最难的问题之一。欧拉不曾具体解答这个问题,但他的近似计算方法(今天被更好的方法代替)具有充分的实用价值,足以使英国的计算人员为英国海军部算出月球表了。为此,计算者获得5000英镑(当时这是相当大的一笔款子),欧拉因其方法而得到300英镑的奖金。
[编辑本段]莱昂哈德·欧拉-年轻的欧拉
伦纳德.欧拉(LeonardEuler)是保罗.欧拉(PaulEuler)与玛格丽特.布鲁克(MargueriteBrucker)夫妇的儿子,大概是瑞士出现的最伟大的科学家。1707年4月15日,他生于巴塞尔。但第二年随父母搬到了附近的乡村里兴(Riechen)。在那里他的父亲当了加尔文派的牧师。保罗.欧拉本人就是个有造诣的数学家,他曾是雅格布.伯努利的学生。这位父亲想要伦纳德也走他的路,在乡村教堂继承他的职务。可是,谢天谢地,他犯了教这孩子数学的"错误"。 年轻的欧拉很早就知道自己应该做的是什么。但是他对父亲非常孝顺,于是进了巴塞尔大学,学习神学和希伯来语。这时在数学方面已具有相当水平的欧拉吸引了约翰尼斯.伯努利的注意。他热心地每周给这个年轻人单独上一次课。欧拉利用每周的其余时间预习下一课的内容,以便听老师讲课时疑难问题尽可能地少。很快,他的勤勉和卓越能力被丹尼尔.伯努利和尼古拉,伯努利注意到了,他们俩成了欧拉的亲密朋友。 伦纳德直到1724年他17岁获得硕士学位才得以快活起来,因为在那以前他的父亲一直坚持要他放弃数学而把全部时间花到神学上去。只是当这位做父亲的听到伯努利父子说他的儿子注定将成为大数学家而不是里兴的牧师之后,才终于让了步。伯努利父子的预言实现了,但欧拉早年受到的宗教训练影响了他的整个一生。他从未丢弃过一点加尔文派教徒的信仰。到晚年,他甚至在相当大的范围里转而从事他父亲的行当,他带领全家做家庭祈祷,并通常以讲道来结束。 欧拉的第一项独立工作做于19岁的时候。据说,这第一个成就同时显露出他后来许多工作的特长和弱点。1727年,巴黎科学院提出船舶树桅问题悬赏征答。欧拉的论文没有赢得这笔奖金,只获得表扬。他后来以赢得12次奖金补偿了这次失落。他的工作的特长在于所包含的分析学--技术数学;它的弱点是与实际的联系--如果有的话--太疏远。如果我们记得那个传说的纯属子虚乌有的瑞士海军的笑话,对后者就不会觉得很奇怪了。欧拉在瑞士的湖泊可能见到过一、二只小舟,但他绝没见到过战舰。他有时受到批评,说他让数学脱离了现实。这并不冤枉。对欧拉来说,物质世界只是数学所需要的,而本身并不是一种很有趣的东西。如果世界与他的分析学不一致,那就是世界有毛病。 欧拉知道自己天生是个数学家,便在巴塞尔申请教授职位。求职失败,在同正在圣彼得堡的丹尼尔.伯努利和尼 欧拉之墓 古拉.伯努利为伍的希望鼓舞下,他又继续自己的学习。伯努利兄弟热心地提议为他在圣彼得堡科学院找个职位,并让他及时了解那里的情况。 这个阶段,欧拉看起来对做什么都无所谓,只要是科学就行。当伯努利兄弟写信告诉他圣彼得堡科学院的医学部将有个空缺时,欧拉在巴塞尔便全力投入生理学的研究,并出席医学报告会。但是,即便在这个领域,他也未能脱离数学:听觉生理学提出了以波动方式依次传播声音等数学研究问题,这项早期的工作像恶梦中疯长的树那样分枝扩展而贯穿到欧拉整个一生的事业之中。 伯努利兄弟是办事迅速的人。1727年欧拉收到了去圣彼得堡任科学院医学部成员的邀请。按照一项聪明的规定,每个外来的成员都要带领两个学员--实际是接受训练的徒弟。可怜的欧拉,欢乐很快就变得无影无踪。就在他踏上俄国土地的那一天,开明的叶卡捷琳娜一世女皇去世了。 叶卡捷琳娜在成为彼得大帝的妻子以前是他的情妇,从不止一个方面看,就已经是一个胸怀宽广的人。就是她,在位仅两年,便实现了彼得创建科学院的愿望。叶卡捷琳娜死后,在小沙皇未成年的情况下,权力落入非常暴虐的集团手里(小沙皇在能够执政以前死去也许是幸运呢)。俄国的新统治者把科学院看作不必要的奢侈品,有几个月甚至打算把它砍掉,并把所有外籍院士遣送回国。这就是欧拉到达圣彼得堡时的情形。混乱中,关于邀请他担任的医学部职务杳无音讯,他在绝望中几乎接受了海军上尉的职衔,后来得便溜进了数学部。 在这之后,条件好了一点,欧拉便专心工作。整整6年,他一直埋头在书堆里。这倒不完全是因为他被数学吸引住了,部分地也是因为到处都有密探,使他不敢进行正常的交际活动。
[编辑本段]莱昂哈德·欧拉-轶事
1733年,丹尼尔.伯努利吃够了神圣俄罗斯的苦头回自由的瑞士去了,26岁的欧拉坐上了科学院的第一把数学交椅。他感到自己以后的生活要固定在圣彼得堡,便决定结婚,定居下来,并随遇而安。夫人凯瑟琳娜(Catharina),是彼得大帝带回俄国的画家格塞尔(Gsell)的女儿。后来政治形势变得更糟了,欧拉曾经绝望得想逃走,但随着孩子一个接一个地很快出生,他又感到被栓得越来越牢了,使到不休止的工作中去寻求慰借。某些传记作家把欧拉的无比多产追溯到他这第一次旅居俄国的时期;平常的谨慎迫使他去成了勤奋工作的牢不可破的习惯。 欧拉是能在任何地方、任何条件下进行工作的几个伟大数学家之一。他很喜欢孩子(他自己曾有13个,但除了5个以外,都很年轻就死了)。他写论文时常常把一个婴儿抱在膝上,而较大的孩子都围着他玩。他写作最难的数学作品时也令人难以置信的轻松。 许多关于他才思横溢的传说流传至今。有些无疑是夸张的,但据说欧拉确实常常在两次叫他吃晚饭的半小时左右的时间里赶出一篇数学论文。文章一写完,就放到给印刷者准备的不断增高的稿子堆儿上。当科学院的学报需要材料时,印刷者便从这堆儿顶上拿走一旦。这样一来,这些文章的发表日期就常常与写作顺序颠倒。由于欧拉习惯于为了搞透或扩展他已经做过的东西而对一个课题反复搞多次,这种恶果便显得更严重,以至有时关于某课题的一系列文章发表顺序完全相反。 1730年小沙皇死去,安娜.伊凡诺芙娜(Annalvanovna,彼得的侄女)当了女皇。就科学院而言,受到了关心,工作活跃多了。而俄国,在安娜的宠臣欧内斯特.约翰.德.比隆的间接统治下,遭受了其历史上一段最血腥的恐怖统治。10年里,欧拉沉默地埋头工作。这中间,他遭受了第一次巨大的不幸。他为了赢得巴黎奖金而投身于一个天文学问题,那是几个有影响的大数学家搞了几个月时间的(由于有一个类似的问题在高斯(Gauss)那里出现,我们在这里不介绍它),欧拉在三天之后把它解决了。可是过分的劳累使他得了一场病,病中右眼失明了。 应该注意到,怀疑数学史中所有趣闻轶事的现代考证已经指出,欧拉右眼的失明根本不能怪那个天文学问题,至于博学的考据家(或别的什么人)怎么会对所谓的因果定律懂得这么多,这对于大卫.休谟(DavidHume,欧拉的同时代人)的在天之灵来说则是个有待解决的秘密了。让我们再小心翼翼地谈一下欧拉与无神论者(或许是个泛神论者)法国教授丹尼斯.狄德罗(DenisDiderot,1713-1784)的着名故事。这有点越出了年代顺序,因为这件事发生在欧拉第二次居住俄国期间。 受叶卡捷琳娜二世女皇邀请访问宫廷的狄德罗靠着向朝臣们宣传无神论过日子。叶卡捷琳娜感到厌烦了,便叫欧拉封住这个夸夸其谈的哲学家的嘴。这很容易,因为整个数学对于狄德罗那是天外玄机。德.摩根(DeMorgan)讲到这件事的经过(在他的名着(悖论汇编)中,1872):有人告诉狄德罗,一个博学的数学家有上帝存在的代数证明。如果他想听,那个数学家将当着整个宫廷公布出来。狄德罗高兴地同意了。……欧拉来到狄德罗跟前,以深信不疑的语调庄重地说: "先生,因为,所以上帝存在。请回答!" 这让狄德罗听起来像满有道理似的。这个可怜的人由于难堪的沉默而受到无情嘲笑的羞辱,只好向叶卡捷琳娜请求立即回法国。女皇宽厚地答应了他。 欧拉还不满足于这个杰作,他又极其认真地用灵魂非有形物质的庄严证明来画蛇添足。据说,这两个证明当时都写进了神学论文。这些很可能就是欧拉的才华中确赏脱离现实的方面最突出的代表作。 在欧拉居住俄国期间,数学本身并没有用完他的全部能力。在要他用与纯粹数学相差不太远的方法施展其数学才能的任何地方,他都使政府的钱花得很值得。欧拉为俄国学校写过一些初等数学教科书,管理过政府的地理部,帮助改革过度量衡,设计过检验天平的实用方法。这些只是他全部活动的一部分,但不管欧拉做多少别的工作,他总是能不断地在数学方面拿出成果来。 这个时期最重要的着作之一是1736年关于力学的一篇论文。按语中没有出版日期,但有一个笛卡儿(Descrates)解析几何出版百年纪念的标注。欧拉的论文为力学做了笛卡儿(Descrates)的论文为几何学做过的事使之摆脱综合证明的束缚并使之解析化。牛顿(Newton)的(原理)可以由阿基米德写出来;欧拉的力学却不能由任何希腊人写出来。有力的微积分学被初步引入力学,并进入开创基础科学的现代时期。在这方面,欧拉后来又被他的朋友拉格朗日(Lagrange)超越了,但采取决定性步骤的荣誉是属于欧拉的。 1740年安娜死后,俄国政府变得比较开明,但欧拉已吃够了苦头,高兴地接受腓特烈大帝的邀请到了柏林科学院。皇太后后十分喜欢欧拉,并试图逗他多讲话。她得到的全是单音节的回答。 "你为什么不愿对我讲话?"她问。 "陛下,"欧拉回答说,"我来自一个谁讲话谁就要被绞死的国家。" 这以后,欧拉在柏林度过了24年。日子并不都是很愉快的,因为腓特烈喜欢的是圆滑的廷臣,而不是单纯的欧拉。虽然腓特烈感觉到了赞助数学发展的责任,但他又瞧不起这个学科,自己也不谙此道。不过他还是很赏识欧拉的才能,用来解决造币、水管、运河通航、年金系统及其他实际问题。 俄国从来不让欧拉完全脱离它,甚至当欧拉在柏林的时候还给他支付部分薪金。尽管欧拉家属众多,他还是很富裕。除了柏林的房子,他在夏洛滕堡附近还有一个农庄。在1760年俄国入侵勃兰登堡地区时,欧拉的农庄遭到了劫掠。俄军统帅声明他"并非向科学开战",给了欧拉远远大于实际损失的赔偿。当伊丽莎白皇后听到欧拉遭到劫掠的消息时,她另外又给了他超过赔偿需要的数目可观的一大笔钱。 欧拉在腓特烈的宫廷不受欢迎的一个原因是他不能置身于哲学问题的辩论之外,而对那些问题他是一窍不通的。整天只想着向腓特烈献媚的伏尔泰(Voltaire)喜欢与腓特烈周围另一些善于咬文嚼字的人一道用形而上学的难题来纠缠取笑不幸的欧拉。欧拉拿出全副好脾气进行应付,随着他人的哄闹,嘲笑自己的滑稽错误。但腓特烈逐渐感到恼火了,他开始设法寻找一个比较善辩的哲学家来领导他的科学院并增添他宫廷的欢乐。 达朗贝尔(D'Alembert)被邀请到柏林察看情况。他跟欧拉在数学方面小有龃龉。但达朗贝尔(D'Alembert)可不是那种让个人的不和影响判断的人。他直率地对腓特烈说,把任何别的数学家置于欧拉之上都是一种侮辱。这个忠告结果只是使腓特烈比原来更加生气和执拗,欧拉的处境变得无法忍受了。他感到,他的孩子们在普鲁士不会有任何前途。终于在他59岁的时候(1766年)收拾起行装,应叶卡捷琳娜二世的热诚邀请再次移居圣彼得堡。 叶卡捷琳娜像接待皇亲一样欢迎这位数学家,又给欧拉和他的18位家属拨了一处家俱齐备的住宅,还把自己的一名厨师给了欧拉,为他管理膳食。 就在这个时候,欧拉余下的一只眼睛开始失明了(因白内障),不久他就完全成了盲人。在他视力逐渐丧失的过程中,拉格朗日、达朗贝尔和当时的其他大数学家在来往的书信中都表示震惊和同情。而欧拉本人面对失明的到来却很镇定。毫无疑问,他的深挚的宗教信仰帮助了他面对未来。但是他并没有让自己屈服于寂静和黑暗,很快便着手补救无法恢复的视力。在最后一点光感消失之前,他就使自己习惯了用粉笔在大石板上写公式,然后他的孩子们(特别是阿尔伯特[AlbertEuler])当抄写员,他再口授公式的解释。他的数学新作不仅没有减少,反而增多了。 欧拉整个一生都幸运地具有非凡的记忆力。他背过维吉尔的(Virgil(埃涅阿斯纪)(Aeneid)尽管他从年轻时起就很少读这本书,但他始终能够说出他那个版本每一真的开头和结尾。他的记忆既是视觉的,也是听觉的。他还有惊人的心算能力,不仅能算算术题,也能算比较难的要用到高等代数和微积分的题目。那个时代整个数学领域的主要公式都准确地装在他的脑子里。 作为他心算能力的一个例证,孔多塞(N.C.deCondorcet)谈到,欧拉的两个学生对一个复杂的收敛级数(就变量的一个特定值)做前17项的求和,结果只是在第50位上相差一个单位数。为了判定哪个对,欧拉使整个心算了一遍,人们肯定他的答案是正确的。这种能力现在帮助了欧拉,使他少受失明之苦。但即使如此,他失明17年间有一个成就也是令人难以置信的。这就是月球运行的理论--唯一的一个使牛顿都感到头疼的问题--在欧拉手里第一次得到透彻的研究。整个复杂的分析过程完全是在他的头脑中进行的。 欧拉回到圣彼得堡五年后,又一场灾难落到他的头上。在1771年的大火中,他的房子及全部家具都烧掉了。只是靠了瑞士仆人彼得.格里姆的英勇,欧拉才幸免于难。格里姆冒着生命危险把有病的盲主人从大火中数了出来。藏书烧了,多亏奥尔洛夫伯爵,欧拉的全部手稿得以保全。叶卡捷琳娜女皇立即补偿了欧拉的全部损失,他很快又投入了工作。 1776年(即他69岁时)欧拉遭受了更大的损失,他的妻子死了。第二年,他再次结婚。第二个妻子,萨洛姆.艾比格尔,格塞尔(SalomeAbigailGsell)是第一个妻子的异母姊妹。他的最大不幸是恢复左眼视力手术的失败(可能是由于外科医师的疏忽),那本来是唯一有点儿希望的眼睛。手术是"成功的",欧拉高兴了一阵子。但是不久感染就开始了,经过一段他描述为"可怕的"痛苦之后,他又重新坠入了黑暗之中。 回过头来浏览一下欧拉浩繁的着作。初看起来,我们可能倾向于认为任何有才华的人都能差不多像欧拉一样容易地做出它的大部分。可是比照数学在今天的情况做一番考察,很快就会纠正我们的错误想成了7种文字的单行本。这也说明,公众对科学的兴趣并不是新近才增长起来的,只是有时我们倾向于那样想象罢了。 欧拉始终保持着充沛的精力和清醒的头脑,直到临死的那一秒钟。那是在1783年

‘叁’ 大数学家生平

世界十大数学家是:1.欧几里得、2.刘微、3.秦九韶、4.笛卡尔、5.费马、6.莱布尼茨、7.欧拉、8.拉格朗日、9.高斯、10.希尔伯特

1. 欧几里德(Euclid of Alexandria),希腊数学家。约生于公元前330年,约殁于公元前260年。

欧几里德是古代希腊最负盛名、最有影响的数学家之一,他是亚历山大里亚学派的成员。欧几里德写过一本书,书名为《几何原本》(Elements)共有13卷。这一着作对于几何学、数学和科学的未来发展,对于西方人的整个思维方法都有很大的影响。《几何原本》的主要对象是几何学,但它还处理了数论、无理数理论等其他课题。欧几里德使用了公理化的方法。公理(axioms)就乱罩是确定的、不需证明的基本命题,一切定理都由此演绎而出。在这种演绎推理中,每个证明必须以公理为前提,或者以被证明了的定理为前提。这一方法后来成了建立任何知识体系的典范,在差不多2000年间,被奉为必须遵守的严密思维的范例。《几何原本》是古希腊数学发展的顶峰。

欧几里得 (活动于约前300-?)

古希腊数学家。以其所着的《哗首闹几何原本》(简称《原本》)闻名于世。关于他的生平,现在知道的很少。早年大概就学于雅典,深知柏拉图的学说。公元前300年左右,在托勒密王(公元前364~前283)的邀请下,来到亚历山大,长期在那里工作。他是一位温良敦厚的教育家,对有志数学之士,总是循循善诱。但反对不肯刻苦钻研、投机取巧的作风,也反对狭隘实用观点。据普罗克洛斯(约410~485)记载,托勒密王曾经问欧几里得,除了他的《几何原本》之外,还有没有其他学习几何的捷径。欧几里得回答说: “ 在几何里,没有专为国王铺设的大道。 ” 这句话后来成为传诵千古的学习箴言。斯托贝乌斯(约 500)记述了另一则故事,说一个学生才开始学第一个命题,就问欧几里得学了几何学之后将得到些什么。欧几里得说:给他三个钱币,因为他想在学习中获取实利。

欧几里得将公元前 7世纪以来希腊几何积累起来的丰富成果整理在严密的逻辑系统之中,使几何学成为一门独立的、演绎的科学。除了《几何原本》之外,他还有不少着作,可惜大都失传。《已知数》是除《原本》之外惟一保存下来的他的希腊文纯粹几何着作,体例和《原本》前6卷相近,包括94个命题,指出若图形中某些元素已知,则另外一些元素也可以确定。《图形的分割》现存拉丁文本与阿拉伯文本,论述用直线将已知图形分为相等的部分或成比例的部分。《光学》是早期几何光学着作之一,研究透视问题,叙述光的入射角等于反射角,认为视觉是眼睛发出光线到达物体的结果。还有一些着作未能确定是否属于欧几里得,而且已经散失。

欧几里德的《几何原本》中收录了23个定义,5个公理,5个公设,并以此推导出48个命题(第一卷)。

2.刘徽 生平

(生于公元250年左右),三国后期魏国人,是中国古代杰出的数学家,也是中国古典数学理论的奠基者之一.其生卒年月、生平事迹,史书上很少记载。据有限史料推测,他是魏晋时代山东临淄或淄川一带人。终生未做官。

着作
刘徽的数学着作留传后世的很少,所留之作均为久经辗转传抄。他的主要着作有:

《九章算术注》10卷;
《重差》1卷,至唐代易名为《海岛算经》;
《九章重差图》l卷,可惜后两种都在宋代失传。

数学成就

刘徽的数学成就大致为两方面:

一是清理中国古代数学体系并奠定了它的理论基础。这方面集中体现在《九章算术注》中。它实已形成为一个比较完整的理论体系:

①在数系理论方面
用数的同类与异类阐述了通分、约分、四则运算,以及繁分数化简等的运算法则;在开方术的注释中,他从开方不尽的意义出发,论述了无理方根的存在,并引进了新数,创造了用十进分数无限逼近无理根的方法。
②在筹式演算理论方面
先给率以比较明确的定义,又以芹搏遍乘、通约、齐同等三种基本运算为基础,建立了数与式运算的统一的理论基础,他还用“率”来定义中国古代数学中的“方程”,即现代数学中线性方程组的增广矩阵。
③在勾股理论方面
逐一论证了有关勾股定理与解勾股形的计算原理,建立了相似勾股形理论,发展了勾股测量术,通过对“勾中容横”与“股中容直”之类的典型图形的论析,形成了中国特色的相似理论。
④在面积与体积理论方面
用出入相补、以盈补虚的原理及“割圆术”的极限方法提出了刘徽原理,并解决了多种几何形、几何体的面积、体积计算问题。这些方面的理论价值至今仍闪烁着余辉。

二是在继承的基础上提出了自己的创见。这方面主要体现为以下几项有代表性的创见:

①割圆术与圆周率
他在《九章算术•圆田术》注中,用割圆术证明了圆面积的精确公式,并给出了计算圆周率的科学方法。他首先从圆内接六边形开始割圆,每次边数倍增,算到192边形的面积,得到π=157/50=3.14,又算到3072边形的面积,得到π=3927/1250=3.1416,称为“徽率”。
②刘徽原理
在《九章算术•阳马术》注中,他在用无限分割的方法解决锥体体积时,提出了关于多面体体积计算的刘徽原理。
③“牟合方盖”说
在《九章算术•开立圆术》注中,他指出了球体积公式V=9D3/16(D为球直径)的不精确性,并引入了“牟合方盖”这一着名的几何模型。“牟合方盖”是指正方体的两个轴互相垂直的内切圆柱体的贯交部分。
④方程新术
在《九章算术•方程术》注中,他提出了解线性方程组的新方法,运用了比率算法的思想。
⑤重差术
在白撰《海岛算经》中,他提出了重差术,采用了重表、连索和累矩等测高测远方法。他还运用“类推衍化”的方法,使重差术由两次测望,发展为“三望”、“四望”。而印度在7世纪,欧洲在15~16世纪才开始研究两次测望的问题。

贡献和地位

刘徽的工作,不仅对中国古代数学发展产生了深远影响,而且在世界数学吏上也确立了崇高的历史地位。鉴于刘徽的巨大贡献,所以不少书上把他称作“中国数学史上的牛顿”。

费马
费马(1601~1665)

Fermat,Pierre de

费马是法国数学家,1601年8月17日出生于法国南部图卢兹附近的博蒙·德·洛马涅。他的父亲多米尼加国·费马在当地开了一家大皮革商店,拥有相当丰厚的产业,使得费马从小生活在富裕舒适的环境中。

费马的父亲由于富有和经营有道,颇受人们尊敬,并因此获得了地方事务顾问的头衔,但费马小的时候并没有因为家境的富裕而产生多少优越感。费马的母亲名叫克拉莱·德·罗格,出身穿袍贵族。多米尼加国的大富与罗格的大贵族构筑了费马极富贵的身价。

费马小时候受教于他的叔叔皮埃尔,受到了良好的启蒙教育,培养了他广泛的兴趣和爱好,对他的性格也产生了重要的影响。直到14岁时,费马才进入博蒙·德·洛马涅公学,毕业后先后在奥尔良大学和图卢兹大学学习法律。

17世纪的法国,男子最讲究的职业是当律师,因此,男子学习法律成为时髦,也使人敬羡。有趣的是,法国为那些有产的而缺少资历的“准律师”尽快成为律师创造了很好的条件。1523年,佛朗期瓦一世组织成立了一个专门鬻卖官爵的机关,公开出售官职。这种官职鬻卖的社会现象一经产生,便应时代的需要而一发不可收拾,且弥留今日。

鬻卖官职,一方面迎合了那些富有者,使其获得官位从而提高社会地位,另一方面也使政府的财政状况得以好转。因此到了17世纪,除宫廷官和军官以外的任何官职都可以买卖了。直到今日,法院的书记官、公证人、传达人等职务,仍没有完全摆脱买卖性质。法国的买官特产,使许多中产阶级从中受惠,费马也不例外。费马尚没有大学毕业,便在博蒙·德·洛马涅买好了“律师”和“参议员”的职位。等到费马毕业返回家乡以后,他便很容易地当上了图卢兹议会的议员,时值1631年。

尽管费马从步入社会直到去世都没有失去官职,而且逐年得到提升,但是据记载,费马并没有什么政绩,应付官场的能力也极普通,更谈不上什么领导才能。不过,费马并未因此而中断升迁。在费马任了七年地方议会议员之后,升任了调查参议员,这个官职有权对行政当局进行调查和提出质疑。

1642年,有一位权威人士叫勃里斯亚斯,他是最高法院顾问。勃里斯亚斯推荐费马进入了最高刑事法庭和法国大理院主要法庭,这使得费马以后得到了更好的升迁机会。1646年,费马升任议会首席发言人,以后还当过天主教联盟的主席等职。费马的官场生涯没有什么突出政绩值得称道,不过费马从不利用职权向人们勒索、从不受贿、为人敦厚、公开廉明,赢得了人们的信任和称赞。

费马的婚姻使费马跻身于穿袍贵族的行列,费马娶了他的舅表妹露伊丝·德·罗格。原本就为母亲的贵族血统而感骄傲的费马,如今干脆在自己的姓名上加上了贵族姓氏的标志“de”。

费马生有三女二男,除了大女儿克拉莱出嫁之外,四个子女都使费马感到体面。两个女儿当上了牧师,次子当上了菲玛雷斯的副主教。尤其是长子克莱曼特·萨摩尔,他不仅继承了费马的公职,在1665年当上了律师,而且还整理了费马的数学论着。如果不是费马长子积极出版费马的数学论着,很难说费马能对数学产生如此重大的影响,因为大部分论文都是在费马死后,由其长子负责发表的。从这个意义上说,萨摩尔也称得上是费马事业上的继承人。

对费马来说,真正的事业是学术,尤其是数学。费马通晓法语、意大利语、西班牙语、拉丁语和希腊语,而且还颇有研究。语言方面的博学给费马的数学研究提供了语言工具和便利,使他有能力学习和了解阿拉伯和意大利的代数以及古希腊的数学。正是这些,可能为费马在数学上的造诣莫定了良好基础。在数学上,费马不仅可以在数学王国里自由驰骋,而且还可以站在数学天地之外鸟瞰数学。这也不能绝对归于他的数学天赋,与他的博学多才多少也是有关系的。

费马生性内向,谦抑好静,不善推销自己,不善展示自我。因此他生前极少发表自己的论着,连一部完整的着作也没有出版。他发表的一些文章,也总是隐姓埋名。《数学论集》还是费马去世后由其长子将其笔记、批注及书信整理成书而出版的。我们现在早就认识到时间性对于科学的重要,即使在l7世纪,这个问题也是突出的。费马的数学研究成果不及时发表,得不到传播和发展,并不完全是个人的名誉损失,而是影响了那个时代数学前进的步伐。

费马一生身体健康,只是在1652年的瘟疫中险些丧命。1665年元旦一过,费马开始感到身体有变,因此于1月l0日停职。第三天,费马去世。费马被安葬在卡斯特雷斯公墓,后来改葬在图卢兹的家族墓地中。

费马一生从未受过专门的数学教育,数学研究也不过是业余之爱好。然而,在17世纪的法国还找不到哪位数学家可以与之匹敌:他是解析几何的发明者之一;对于微积分诞生的贡献仅次于牛顿、莱布尼茨,概率论的主要创始人,以及独承17世纪数论天地的人。此外,费马对物理学也有重要贡献。一代数学大才费马堪称是17世纪法国最伟大的数学家。

17世纪伊始,就预示了一个颇为壮观的数学前景。而事实上,这个世纪也正是数学史上一个辉煌的时代。几何学首先成了这一时代最引入注目的引玉之明珠,由于几何学的新方法—代数方法在几何学上的应用,直接导致了解析几何的诞生;射影几何作为一种崭新的方法开辟了新的领域;由古代的求积问题导致的极微分割方法引入几何学,使几何学产生了新的研究方向,并最终促进了微积分的发明。几何学的重新崛起是与一代勤于思考、富于创造的数学家是分不开的,费马就是其中的一位。

对解析几何的贡献

费马独立于笛卡儿发现了解析几何的基本原理。

1629年以前,费马便着手重写公元前三世纪古希腊几何学家阿波罗尼奥斯失传的《平面轨迹》一书。他用代数方法对阿波罗尼奥斯关于轨迹的一些失传的证明作了补充,对古希腊几何学,尤其是阿波罗尼奥斯圆锥曲线论进行了总结和整理,对曲线作了一般研究。并于1630年用拉丁文撰写了仅有八页的论文《平面与立体轨迹引论》。

费马于1636年与当时的大数学家梅森、罗贝瓦尔开始通信,对自己的数学工作略有言及。但是《平面与立体轨迹引论》的出版是在费马去世14年以后的事,因而1679年以前,很少有人了解到费马的工作,而现在看来,费马的工作却是开创性的。

《平面与立体轨迹引论》》中道出了费马的发现。他指出:“两个未知量决定的—个方程式,对应着一条轨迹,可以描绘出一条直线或曲线。”费马的发现比笛卡尔发现解析几何的基本原理还早七年。费马在书中还对一般直线和圆的方程、以及关于双曲线、椭圆、抛物线进行了讨论。

笛卡儿是从一个轨迹来寻找它的方程的,而费马则是从方程出发来研究轨迹的,这正是解析几何基本原则的两个相反的方面。

在1643年的一封信里,费马也谈到了他的解析几何思想。他谈到了柱面、椭圆抛物面、双叶双曲面和椭球面,指出:含有三个未知量的方程表示一个曲面,并对此做了进一步地研究。

对微积分的贡献

16、17世纪,微积分是继解析几何之后的最璀璨的明珠。人所共知,牛顿和莱布尼茨是微积分的缔造者,并且在其之前,至少有数十位科学家为微积分的发明做了奠基性的工作。但在诸多先驱者当中,费马仍然值得一提,主要原因是他为微积分概念的引出提供了与现代形式最接近的启示,以致于在微积分领域,在牛顿和莱布尼茨之后再加上费马作为创立者,也会得到数学界的认可。

曲线的切线问题和函数的极大、极小值问题是微积分的起源之一。这项工作较为古老,最早可追溯到古希腊时期。阿基米德为求出一条曲线所包任意图形的面积,曾借助于穷竭法。由于穷竭法繁琐笨拙,后来渐渐被人遗忘、直到16世纪才又被重视。由于开普勒在探索行星运动规律时,遇到了如何确定椭圆形面积和椭圆弧长的问题,无穷大和无穷小的概念被引入并代替了繁琐的穷竭法。尽管这种方法并不完善,但却为自卡瓦列里到费马以来的数学家开辟厂一个十分广阔的思考空间。

费马建立了求切线、求极大值和极小值以及定积分方法,对微积分做出了重大贡献。

对概率论的贡献

早在古希腊时期,偶然性与必然性及其关系问题便引起了众多哲学家的兴趣与争论,但是对其有数学的描述和处理却是15世纪以后的事。l6世纪早期,意大利出现了卡尔达诺等数学家研究骰子中的博弈机会,在博弈的点中探求赌金的划分问题。到了17世纪,法国的帕斯卡和费马研究了意大利的帕乔里的着作《摘要》,建立了通信联系,从而建立了概率学的基础。

费马考虑到四次赌博可能的结局有2×2×2×2=16种,除了一种结局即四次赌博都让对手赢以外,其余情况都是第一个赌徒获胜。费马此时还没有使用概率一词,但他却得出了使第一个赌徒赢得概率是15/16,即有利情形数与所有可能情形数的比。这个条件在组合问题中一般均能满足,例如纸牌游戏,掷银子和从罐子里模球。其实,这项研究为概率的数学模型一概率空间的抽象奠定了博弈基础,尽管这种总结是到了1933年才由柯尔莫戈罗夫作出的。

费马和帕斯卡在相互通信以及着作中建立了概率论的基本原则——数学期望的概念。这是从点的数学问题开始的:在一个被假定有同等技巧的博弈者之间,在一个中断的博弈中,如何确定赌金的划分,已知两个博弈者在中断时的得分及在博弈中获胜所需要的分数。费马这样做出了讨论:一个博弈者A需要4分获胜,博弈者B需要3分获胜的情况,这是费马对此种特殊情况的解。因为显然最多四次就能决定胜负。

一般概率空间的概念,是人们对于概念的直观想法的彻底公理化。从纯数学观点看,有限概率空间似乎显得平淡无奇。但一旦引入了随机变量和数学期望时,它们就成为神奇的世界了。费马的贡献便在于此。

对数论的贡献

17世纪初,欧洲流传着公元三世纪古希腊数学家丢番图所写的《算术》一书。l621年费马在巴黎买到此书,他利用业余时间对书中的不定方程进行了深入研究。费马将不定方程的研究限制在整数范围内,从而开始了数论这门数学分支。

费马在数论领域中的成果是巨大的,其中主要有:

(1)全部素数可分为4n+1和4n+3两种形式。
(2)形如4n+1的素数能够,而且只能够以一种方式表为两个平方数之和。
(3)没有一个形如4n+3的素数,能表示为两个平方数之和。
(4)形如4n+1的素数能够且只能够作为一个直角边为整数的直角三角形的斜边;4n+1的平方是且只能是两个这种直角三角形的斜边;类似地,4n+1的m次方是且只能是m个这种直角三角形的斜边。
(5)边长为有理数的直角三角形的面积不可能是一个平方数。
(6)4n+1形的素数与它的平方都只能以一种方式表达为两个平方数之和;它的3次和4次方都只能以两种表达为两个平方数之和;5次和6次方都只能以3种方式表达为两个平方数之和,以此类推,直至无穷。

对光学的贡献

费马在光学中突出的贡献是提出最小作用原理,也叫最短时间作用原理。这个原理的提出源远流长。早在古希腊时期,欧几里得就提出了光的直线传播定律相反射定律。后由海伦揭示了这两个定律的理论实质——光线取最短路径。经过若干年后,这个定律逐渐被扩展成自然法则,并进而成为一种哲学观念。—个更为一般的“大自然以最短捷的可能途径行动”的结论最终得出来,并影响了费马。费马的高明之处则在于变这种的哲学的观念为科学理论。

费马同时讨论了光在逐点变化的介质中行径时,其路径取极小的曲线的情形。并用最小作用原理解释了一些问题。这给许多数学家以很大的鼓舞。尤其是欧拉,竞用变分法技巧把这个原理用于求函数的极值。这直接导致了拉格朗日的成就,给出了最小作用原理的具体形式:对一个质点而言,其质量、速度和两个固定点之间的距离的乘积之积分是一个极大值和极小值;即对该质点所取的实际路径来说,必须是极大或极小。

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