苏步青(1902-2003),浙江平阳人。1927年毕业于日本东北帝国大学数学系,后入该校研究院,获理学博士学位。回国后,受聘于浙江大学数学系。1952年全国院系调整,到复旦大学任教,任教务长、副校长、校长等职,1983年起任复旦大学名誉校长。历任第七、八届全国政协副主席,第五、六届全国人大常委,民盟中央副主席。1955年当选为中国科学院数学物理学部委员,兼任学术委员会常委,专长微分几何,创立了国内外公认的微分几何学派。撰有《射影曲线概论》、《射影曲面概论》等专著10部。研究成果“船体放样项目”、“曲面法船体线型生产程序”分别荣获全国科学大会奖和国家科技进步二等奖。 苏步青是中国现代数学家,中国数学会的发起人之一,担任过中国数学会学报的主编,参与筹建中国科学院数学研究所,后又创办复旦大学数学研究所,创办《数学年刊》杂志并任主编。 苏步青中学毕业后去日本求学,1927年毕业于日本东北帝国大学数学系,随后进入该校研究院,1931年获理学博士,同年回国。 他的主要研究领域为微分几何学。 早期对仿射微分几何学和射影微分几何学作出了突出贡献。他建立了独到的方法,用几何构图来表现曲线和曲面的不变量和协变图形,取得了丰富的成果,如仿射曲面论中的锥面、射影曲线的一般的协变理论、射影曲面论中的Q1伴随曲面、主切曲线属于一个线性丛的曲面、射影极小曲面和闭拉普拉斯序列等方面的研究,得到了国际上的高度评价。 四、五十年代开始研究一般空间微分几何学,特别是一般面积度量的二次变分的计算和 K展空间。 60年代又研究高维空间共轭网理论,获得系统而深入的成果。 70年代以来,苏步青又注意把微分几何运用于工程中的几何外型设计,在中国开创了新的研究方向——计算几何。 苏步青历任浙江大学教授、数学系主任;历任复旦大学教授、教务长、数学研究所所长、研究生部主任、副校长、校长和名誉校长。中华人民共和国成立后任该校教务长。他和陈建功教授共同把浙江大学和复旦大学的数学系建成一个具有相当高水平的教学和科学研究的基地,为国家培养出许多优秀的数学人才。在他的领导下,形成了具有特色的微分几何研究集体。 苏步青一共发表论文168篇,出版了《苏步青论文选集》、《射影曲线概论》、《射影曲面论》、《一般空间微分几何学》、《计算几何》等专著,有的已在国外翻译出版。 苏步青同志因病于2003年3月17日16时45分在上海逝世,享年101岁。 数学家,中国科学院院士。1910年11月12日生于江苏金坛,1985年6月12日卒于日本东京。 1924年金坛中学初中毕业,后刻苦自学。1930年后在清华大学任教。1936年赴英国剑桥大学访问、学习。1938年回国后任西南联合大学教授。1946年赴美国,任普林斯顿数学研究所研究员、普林斯顿大学和伊利诺斯大学教授,1950年回国。历任清华大学教授,中国科学院数学研究所、应用数学研究所所长、名誉所长,中国数学学会理事长、名誉理事长,全国数学竞赛委员会主任,美国国家科学院国外院士,第三世界科学院院士,联邦德国巴伐利亚科学院院士,中国科学院物理学数学化学部副主任、副院长、主席团成员,中国科学技术大学数学系主任、副校长,中国科协副主席,国务院学位委员会委员等职。曾任一至六届全国人大常务委员,六届全国政协副主席。曾被授予法国南锡大学、香港中文大学和美国伊利诺斯大学荣誉博士学位。主要从事解析数论、矩阵几何学、典型群、自守函数论、多复变函数论、偏微分方程、高维数值积分等领域的研究与教授工作并取得突出成就。40年代,解决了高斯完整三角和的估计这一历史难题,得到了最佳误差阶估计(此结果在数论中有着广泛的应用);对G.H.哈代与J.E.李特尔伍德关于华林问题及E.赖特关于塔里问题的结果作了重大的改进,至今仍是最佳纪录。 在代数方面,证明了历史长久遗留的一维射影几何的基本定理;给出了体的正规子体一定包含在它的中心之中这个结果的一个简单而直接的证明,被称为嘉当-布饶尔-华定理。其专著《堆垒素数论》系统地总结、发展与改进了哈代与李特尔伍德圆法、维诺格拉多夫三角和估计方法及他本人的方法,发表40余年来其主要结果仍居世界领先地位,先后被译为俄、匈、日、德、英文出版,成为20世纪经典数论著作之一。其专著《多个复变典型域上的调和分析》以精密的分析和矩阵技巧,结合群表示论,具体给出了典型域的完整正交系,从而给出了柯西与泊松核的表达式。这项工作在调和分析、复分析、微分方程等研究中有着广泛深入的影响,曾获中国自然科学奖一等奖。倡导应用数学与计算机的研制,曾出版《统筹方法平话》、《优选学》等多部著作并在中国推广应用。与王元教授合作在近代数论方法应用研究方面获重要成果,被称为“华-王方法”。在发展数学教育和科学普及方面做出了重要贡献。发表研究论文200多篇,并有专著和科普性著作数十种。
筹算女杰王贞仪 女数学家王贞仪(1768-1797 ),字德卿,江宁人,是清代学者王锡琛之女,著有《西洋筹算增删》一卷、《重订策算证讹》一卷、《象数窥余》四卷、《术算简存》五卷、《筹算易知》一卷。 从她遗留下来的著作可以看出,她是一位从事天文和筹算研究的女数学家。算筹,又被称为筹、策、筹策等,有时亦称为算子,是一种棒状的计算工具。一般是竹制或木制的一批同样长短粗细的小棒,也有用金属、玉、骨等质料制成的,不用时放在特制的算袋或算子筒里,使用时在特制的算板、毡或直接在桌上排布。应用“算筹”进行计算的方法叫做“筹算”,算筹传入日本称为“算术”。算筹在中国起源甚早,《老子》中有一句“善数者不用筹策”的记述,现在所见的最早记载是《孙子算经》,至明朝筹算渐渐为珠算所取代。 17世纪初叶,英国数学家纳皮尔发明了一种算筹计算法,明末介绍到我国,也称为“筹算”。清代著名数学家梅文鼎、戴震等人曾加以研究。戴震称其为“策算”。王贞仪也从事研究由西洋传入我国的这种筹算,并且写了三卷书向国人介绍西洋筹算。她在著作中对西洋筹算进行增补讲解,使之简易明了。王贞仪介绍的纳皮尔算筹乘除法,当时的读者认为容易了解,但与当时我国的乘除法筹算的方法相比,显得较繁杂,因此,数学家们没有使用西洋筹算,一直使用中国筹算法。今天的读者把中外筹算乘除法视为老古董,采用的是由外国传入的笔算四则运算,这种笔算于1903年才开始被使用,故我国与世界接轨使用笔算的历史只有100年。 数学会女前辈高扬芝 高扬芝(1906-1978 ),江西南昌人,从小学习勤奋,特别喜欢数学。 高中毕业后考入北京大学数学系,由于学习成绩优秀,1930年大学毕业后应聘到上海大同大学担任数学教员,后成为教授、数学系主任。在课堂教学中,她遵循《学记》中所说的:“善歌者使人继其声,善教者使人继其志。”所以,高扬芝的数学教学一贯是兢兢业业、讲求实效,深受学生欢迎。 高扬芝长期从事数学分析(旧时叫高等微积分)、高等代数和复变函数等课程的教学与研究。她深知,高等数学比初等数学更加抽象,外行人常常把它看成是由冷酷的定义、定理、法则统治着的王国。因此,高教授常常告诉学生,数学结构严谨,证明简洁,蕴含着数学的美。它像一座迷宫,只要你潜心学习、研究,就能寻求到走出迷宫的正确道路。一旦顺利走出迷宫,成功的愉悦会使你兴奋不已,你会向新的、更复杂的迷宫挑战,这就是数学的魅力。 她在上海大同大学工作不到五年的时间里,自身潜在的科研天赋很快被唤醒催发。经过刻苦钻研教材,结合教学实践,她撰写出论文《Clebsch氏级数改正》,1935年在交通大学主编的《科学通讯》上连载,得到同行好评。解放后,她又著有《极限浅说》《行列式》等科普读物多部。 高扬芝是中国数学会创始时的少数女性前辈之一。1935年7月25日中国数学会在上海交通大学图书馆举行成立大会,共有33人出席,高扬芝就是其中的一位。在这次年会上,她被推选为中国数学会评议会评议,后连任第二、三届评议会评议。1951年8月,中国数学会在北京大学召开了规模空前的第一次全国代表大会,高扬芝出席了大会。她是这次到会代表63人中惟一的女代表。20世纪60年代,她被选为江苏省数学会副理事长。 第一位数学女博士徐瑞云 徐瑞云,1915年6月15日生于上海,1927年2月考入上海著名的公立务本女中读书。徐瑞云从小喜欢数学,读中学时对数学的兴趣更加浓厚,因此,1932年9月高中毕业后报考了浙江大学数学系。当时,浙大数学系的教授有朱叔麟、钱宝琮、陈建功和苏步青。此外,还有几位讲师、助教。数学系的课程主要由陈建功和苏步青担任。当时数学系的学生很少,前一届两个班学生共五人,她这届也不过十几人。 当时苏步青才30岁,看上去十分年轻,因此徐瑞云的同学中有人认为苏步青是助教,可是听完一堂课后就不住地赞叹说:“想不到助教竟能讲得这么好。”这件事引起知情者的哄笑。徐瑞云在陈建功和苏步青的教导下,勤奋学习,专心听讲,认真做笔记,她的考试成绩经常是满分。1936年7月,徐瑞云以优异成绩毕业了,被浙大数学系留校任助教。1937年2月,26岁的徐瑞云与28岁的生物系助教江希明喜结伉俪。新婚三个月后,徐瑞云夫妇获得亨伯特留学德国的奖学金,双双乘船漂洋赴德国留学,攻读博士学位。 徐瑞云有幸被德国著名的数学大师卡拉凯屋独利接受,由他担任她的数学博士指导老师。当时有不少学生想请他作导师,他都没有同意。而徐瑞云这位东方女士因学习勤奋,数学功底扎实,成了卡拉凯屋独利的关门弟子。徐瑞云主要研究三角级数论。这门学科起源于物理学的热传导问题的傅里叶分析的主要部分,是当时国际上研究的热门之一,在中国还是一个空白。 徐瑞云为将来能在分析、函数论方面赶上世界先进水平,废寝忘食,广撷博采,把大部分时间都用在图书馆里。1940年底,徐瑞云获得博士学位,成了中国历史上第一位女数学博士。她的博士论文“关于勒贝格分解中奇异函数的傅里叶展开”,1941年发表在德国《数学时报》上。 完成学业的徐瑞云夫妇,随即离德回国,于1941年4月回到母校,双双被聘为副教授,正式登上在战火硝烟的大后方培养人才的讲台。在艰苦的条件下,陈建功和苏步青没有中断在杭州时共创的函数论和微分几何两个数学讨论班,这是一种教学相长、遴选英彦的科研形式,徐瑞云也参与其间。1944年11月,英国驻华科学考察团团长李约瑟参观了浙大数学系和理学院,连声称赞道:“你们这里是东方的剑桥!”这更加激励了徐瑞云的勤奋工作。她这时教的学生曹锡华、叶彦谦、金福临、赵民义、孙以丰、杨宗道等,后来都成了杰出的数学家和数学教育家。1946年,31岁的徐瑞云提升为正教授。 1952年,徐瑞云调入浙江师院,被任命为数学系主任,从此全身投入了艰苦的创建数学系的工作中。在她的领导下,没有几年功夫,数学系已初具规模,教学质量不断提高。第一届本科毕业生约有三分之一考取了研究生。他们系也成为全国同行的楷模,进入全国同行前列。徐瑞云在建设数学系的同时,没有忘记科学研究。她翻译了苏联那汤松的名著《实变函数论》。译本于1955年由高等教育出版社出版。 第一位女数学院士胡和生 胡和生于1928年出生在南京市一个艺术世家,祖父和父亲都是画家。她从小耳濡目染,聪明好学,画感、乐感很强,祖父和父亲特别喜欢她。读小学和中学时,她不偏科,文理兼优,这些对她后来从事数学事业帮助很大。 胡和生虽然爱好广泛,但她的理想不是成为一位画家,而是考上大学继续深造。抗战胜利以后,胡和生考进大学数学系,1950年毕业,又报考了浙江大学著名数学家、中国微分几何创始人苏步青教授的硕士研究生。1952年院系调整,苏教授与她转入了上海复旦大学。复旦是以苏步青为首的我国微分几何学派的策源地,人才济济,加之老一辈数学家的鼓励指导,同行的互勉竞争,托着这颗新星冉冉升起。 胡和生长期从事微分几何研究,在微分几何领域里取得了系统、深入、富有创造性的成就。例如,对超曲面的变形理论,常曲率空间的特征问题,她发展和改进了法国微分几何大师嘉当等人的工作。19 60-1965年,她研究有关齐次黎曼空间运动群方面的问题,给出了确定黎曼空间运动空隙性的一般有效方法,解决了六十年前意大利数学家福比尼所提出的问题。她把这个结果,整理在与自己的丈夫谷超豪合著的《齐性空间微分几何》一书中,受到同行称赞。她早期在我国最高学术刊物之一《数学学报》上发表了《共轭的仿射联络的扩充》(1953年)、《论射影平坦空间的一个特征》(1958年)、《关于黎曼空间的运动群与迷向群》(1964年)等重要论文。至今,她发表了七十多篇(部)论文、论著。她在射影微分几何、黎曼空间完全运动群、规范场等研究方面都有很好的建树,成为国际上有相当影响和知名度的女数学家。她的一些成果处于国际领先或国际先进水平。例如,在调和映照的研究中,她撰写的专著《孤立子理论与应用》,发展了“孤立子理论与几何理论”的成果,处于世界领先地位。 1982年,胡和生与合作者获国家自然科学三等奖;1984年起担任《数学学报》副主编,并担任中国数学会副理事长;1989年被聘为我国数学界的“陈省身数学奖”的评委;1992年当选为中国科学院数学物理学部委员(1994年改称院士),至今选出来的数学家院士,只有胡和生一人是女性。 华裔算杰张圣蓉 张圣蓉1948年生于陕西省西安市,出生不久便随父母到台湾居住。她从小聪慧,喜爱读书,对数学情有独钟。张圣蓉中学毕业后考入著名的台湾大学数学系,1970年获学士学位。她不满足于此,又以优异成绩考入美国加利福尼亚大学,攻读数学博士学位。 “函数”是数学中最基本、最重要的概念。一位著名数学家说过“函数概念是近现代数学思想之花”。它的产生、发展实质上反映了近现代数学迅速发展的历程,同时也与函数论、解析数学的发展相辅相成。张圣蓉选择了现代数学的重要前沿分支之一“函数论”作为攻读对象。她的导师是一位著名的函数论世界大师,她要同函数论专家一道去摘取函数论皇冠上的明珠。 1974年,张圣蓉获伯克利加利福尼亚大学博士学位,从此在美国从事函数论的研究工作。她对函数论中复平面上的解析函数、多复变函数以及有界函数的解析函数的逼近等高深领域都有涉猎,1976年,28岁的张圣蓉通过对道格拉斯函数的研究撰写了世人没有发现的这类函数特征的论文,这为第二年著名数学家马歇尔解决著名的道格拉斯猜测铺平了道路。张圣蓉一鸣惊人,1977年又撰写出另一篇令函数论专家惊叹的论文,证明了马歇尔攻克道格拉斯猜测中的一个未发现的难题。在清一色的男数学家主导的函数论领域,她确立了自己的地位。
高斯(1777—1855年)德国数学家、物理学家和天文学家.高斯在童年时代就表现出非凡的数学天才.年仅三岁,就学会了算术,八岁因发现等差数列求和公式而深得老师和同学的钦佩.大学二年级时得出正十七边形的尺规作图法,并给出了可用尺规作图的正多边形的条件.解决了两千年来悬而未决的难题,1799年以代数基本定理的四个漂亮证明获博士学位.高斯的数学成就遍及各个领域,在数学许多方面的贡献都有着划时代的意义.并在天文学,大地测量学和磁学的研究中都有杰出的贡献.1801年发表的《算术研究》是数学史上为数不多的经典著作之一,它开辟了数论研究的全新时代.非欧几里得几何是高斯的又一重大发现,他的遗稿表明,他是非欧几何的创立者之一.高斯致力于天文学研究前后约20年,在这领域内的伟大著作之一是1809年发表的《天体运动理论》.高斯对物理学也有杰出贡献,麦克斯韦称高斯的磁学研究改造了整个科学.高斯的一生中,还培养了不少杰出的数学家.
数学家的故事——苏步青 苏步青1902年9月出生在浙江省平阳县的一个山村里。虽然家境清贫,可他父母省吃俭用,拼死拼活也要供他上学。他在读初中时,对数学并不感兴趣,觉得数学太简单,一学就懂。可量,后来的一堂数学课影响了他一生的道路。 那是苏步青上初三时,他就读浙江省六十中来了一位刚从东京留学归来的教数学课的杨老师。第一堂课杨老师没有讲数学,而是讲故事。他说:“当今世界,弱肉强食,世界列强依仗船坚炮利,都想蚕食瓜分中国。中华亡国灭种的危险迫在眉睫,振兴科学,发展实业,救亡图存,在此一举。‘天下兴亡,匹夫有责’,在座的每一位同学都有责任。”他旁征博引,讲述了数学在现代科学技术发展中的巨大作用。这堂课的最后一句话是:“为了救亡图存,必须振兴科学。数学是科学的开路先锋,为了发展科学,必须学好数学。”苏步青一生不知听过多少堂课,但这一堂课使他终身难忘。 杨老师的课深深地打动了他,给他的思想注入了新的兴奋剂。读书,不仅为了摆脱个人困境,而是要拯救中国广大的苦难民众;读书,不仅是为了个人找出路,而是为中华民族求新生。当天晚上,苏步青辗转反侧,彻夜难眠。在杨老师的影响下,苏步青的兴趣从文学转向了数学,并从此立下了“读书不忘救国,救国不忘读书”的座右铭。一迷上数学,不管是酷暑隆冬,霜晨雪夜,苏步青只知道读书、思考、解题、演算,4年中演算了上万道数学习题。现在温州一中(即当时省立十中)还珍藏着苏步青一本几何练习薄,用毛笔书写,工工整整。中学毕业时,苏步青门门功课都在90分以上。 17岁时,苏步青赴日留学,并以第一名的成绩考取东京高等工业学校,在那里他如饥似渴地学习着。为国争光的信念驱使苏步青较早地进入了数学的研究领域,在完成学业的同时,写了30多篇论文,在微分几何方面取得令人瞩目的成果,并于1931年获得理学博士学位。获得博士之前,苏步青已在日本帝国大学数学系当讲师,正当日本一个大学准备聘他去任待遇优厚的副教授时,苏步青却决定回国,回到抚育他成长的祖任教。回到浙大任教授的苏步青,生活十分艰苦。面对困境,苏步青的回答是“吃苦算得了什么,我甘心情愿,因为我选择了一条正确的道路,这是一条爱国的光明之路啊!” 这就是老一辈数学家那颗爱国的赤子之心 数学家的墓志铭 一些数学家生前献身于数学,死后在他们的墓碑上,刻着代表着他们生平业绩的标志。 古希腊学者阿基米德死于进攻西西里岛的罗马敌兵之手(死前他还在主:“不要弄坏我的圆”。)后,人们为纪念他便在其墓碑上刻上球内切于圆柱的图形,以纪念他发现球的体积和表面积均为其外切圆柱体积和表面积的三分之二。 德国数学家高斯在他研究发现了正十七边形的尺规作法后,便放弃原来立志学文的打算 而献身于数学,以至在数学上作出许多重大贡献。甚至他在遗嘱中曾建议为他建造正十七边形的棱柱为底座的墓碑。 16世纪德国数学家鲁道夫,花了毕生精力,把圆周率算到小数后35位,后人称之为鲁 道夫数,他死后别人便把这个数刻到他的墓碑上。 瑞士数学家雅谷·伯努利,生前对螺线(被誉为生命之线)有研究,他死之后,墓碑上 就刻着一条对数螺线,同时碑文上还写着:“我虽然改变了,但却和原来一样”。这是一句既刻划螺线性质又象征他对数学热爱的双关语 祖冲之(公元429-500年)是我国南北朝时期,河北省涞源县人.他从小就阅读了许多天文、数学方面的书籍,勤奋好学,刻苦实践,终于使他成为我国古代杰出的数学家、天文学家. 祖冲之在数学上的杰出成就,是关于圆周率的计算.秦汉以前,人们以"径一周三"做为圆周率,这就是"古率".后来发现古率误差太大,圆周率应是"圆径一而周三有余",不过究竟余多少,意见不一.直到三国时期,刘徽提出了计算圆周率的科学方法--"割圆术",用圆内接正多边形的周长来逼近圆周长.刘徽计算到圆内接96边形, 求得π=3.14,并指出,内接正多边形的边数越多,所求得的π值越精确.祖冲之在前人成就的基础上,经过刻苦钻研,反复演算,求出π在3.1415926与3.1415927之间.并得出了π分数形式的近似值,取为约率 ,取为密率,其中取六位小数是3.141929,它是分子分母在1000以内最接近π值的分数.祖冲之究竟用什么方法得出这一结果,现在无从考查.若设想他按刘徽的"割圆术"方法去求的话,就要计算到圆内接16,384边形,这需要化费多少时间和付出多么巨大的劳动啊!由此可见他在治学上的顽强毅力和聪敏才智是令人钦佩的.祖冲之计算得出的密率, 外国数学家获得同样结果,已是一千多年以后的事了.为了纪念祖冲之的杰出贡献,有些外国数学史家建议把π=叫做"祖率". 祖冲之博览当时的名家经典,坚持实事求是,他从亲自测量计算的大量资料中对比分析,发现过去历法的严重误差,并勇于改进,在他三十三岁时编制成功了《大明历》,开辟了历法史的新纪元. 祖冲之还与他的儿子祖暅(也是我国著名的数学家)一起,用巧妙的方法解决了球体体积的计算.他们当时采用的一条原理是:"幂势既同,则积不容异."意即,位于两平行平面之间的两个立体,被任一平行于这两平面的平面所截,如果两个截面的面积恒相等,则这两个立体的体积相等.这一原理,在西文被称为卡瓦列利原理, 但这是在祖氏以后一千多年才由卡氏发现的.为了纪念祖氏父子发现这一原理的重大贡献,大家也称这原理为"祖暅原理".数学奇才、计算机之父——冯·诺依曼 20世纪即将过去,21世纪就要到来.我们站在世纪之交的大门槛,回顾20世纪科学技术的辉煌发展时,不能不提及20世纪最杰出的数学家之一的冯·诺依曼.众所周知,1946年发明的电子计算机,大大促进了科学技术的进步,大大促进了社会生活的进步.鉴于冯·诺依曼在发明电子计算机中所起到关键性作用,他被西方人誉为"计算机之父". 约翰·冯·诺依曼 ( John Von Nouma,1903-1957),美藉匈牙利人,1903年12月28日生于匈牙利的布达佩斯,父亲是一个银行家,家境富裕,十分注意对 孩子的教育.冯·诺依曼从小聪颖过人,兴趣广泛,读书过目不忘.据说他6岁时就能用古 希腊语同父亲闲谈,一生掌握了七种语言.最擅德语,可在他用德语思考种种设想时,又能以阅读的速度译成英语.他对读过的书籍和论文.能很快一句不差地将内容复述出来,而且若干年之后,仍可如此.1911年一1921年,冯·诺依曼在布达佩斯的卢瑟伦中学读书期间,就崭露头角而深受老师的器重.在费克特老师的个别指导下并合作发表了第一篇数学论文,此时冯·诺依曼还不到18岁.1921年一1923年在苏黎世大学学习.很快又在1926年以优异的成绩获得了布达佩斯大学数学博士学位,此时冯·诺依曼年仅22岁.1927年一1929年冯·诺依曼相继在柏林大学和汉堡大学担任数学讲师。1930年接受了普林斯顿大学客座教授的职位,西渡美国.1931年成为该校终身教授.1933年转到该校的高级研究所,成为最初六位教授之一,并在那里工作了一生. 冯·诺依曼是普林斯顿大学、宾夕法尼亚大学、哈佛大学、伊斯坦堡大学、马里兰大学、哥伦比亚大学和慕尼黑高等技术学院等校的荣誉博士.他是美国国家科学院、秘鲁国立自然科学院和意大利国立林且学院等院的院土. 1954年他任美国原子能委员会委员;1951年至1953年任美国数学会主席. 1954年夏,冯·诺依曼被使现患有癌症,1957年2月8日,在华盛顿去世,终年54岁. 冯·诺依曼在数学的诸多领域都进行了开创性工作,并作出了重大贡献.在第二次世界大战前,他主要从事算子理论、鼻子理论、集合论等方面的研究.1923年关于集合论中超限序数的论文,显示了冯·诺依曼处理集合论问题所特有的方式和风格.他把集会论加以公理化,他的公理化体系奠定了公理集合论的基础.他从公理出发,用代数方法导出了集合论中许多重要概念、基本运算、重要定理等.特别在 1925年的一篇论文中,冯·诺依曼就指出了任何一种公理化系统中都存在着无法判定的命题. 1933年,冯·诺依曼解决了希尔伯特第5问题,即证明了局部欧几里得紧群是李群.1934年他又把紧群理论与波尔的殆周期函数理论统一起来.他还对一般拓扑群的结构有深刻的认识,弄清了它的代数结构和拓扑结构与实数是一致的. 他对其子代数进行了开创性工作,并莫定了它的理论基础,从而建立了算子代数这门新的数学分支.这个分支在当代的有关数学文献中均称为冯·诺依曼代数.这是有限维空间中矩阵代数的自然推广. 冯·诺依曼还创立了博奕论这一现代数学的又一重要分支. 1944年发表了奠基性的重要论文《博奕论与经济行为》.论文中包含博奕论的纯粹数学形式的阐述以及对于实际博奕应用的详细说明.文中还包含了诸如统计理论等教学思想.冯·诺依曼在格论、连续几何、理论物理、动力学、连续介质力学、气象计算、原子能和经济学等领域都作过重要的工作. 冯·诺依曼对人类的最大贡献是对计算机科学、计算机技术和数值分析的开拓性工作. 现在一般认为ENIAC机是世界第一台电子计算机,它是由美国科学家研制的,于1946年2月14日在费城开始运行.其实由汤米、费劳尔斯等英国科学家研制的"科洛萨斯"计算机比ENIAC机问世早两年多,于1944年1月10日在布莱奇利园区开始运行.ENIAC机证明电子真空技术可以大大地提高计算技术,不过,ENIAC机本身存在两大缺点:(1)没有存储器;(2)它用布线接板进行控制,甚至要搭接见天,计算速度也就被这一工作抵消了.ENIAC机研制组的莫克利和埃克特显然是感到了这一点,他们也想尽快着手研制另一台计算机,以便改进. 冯·诺依曼由ENIAC机研制组的戈尔德斯廷中尉介绍参加ENIAC机研制小组后,便带领这批富有创新精神的年轻科技人员,向着更高的目标进军.1945年,他们在共同讨论的基础上,发表了一个全新的"存储程序通用电子计算机方案"--EDVAC(Electronic Discrete Variable AutomaticCompUter的缩写).在这过程中,冯·诺依曼显示出他雄厚的数理基础知识,充分发挥了他的顾问作用及探索问题和综合分析的能力. EDVAC方案明确奠定了新机器由五个部分组成,包括:运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备,并描述了这五部分的职能和相互关系.EDVAC机还有两个非常重大的改进,即:(1)采用了二进制,不但数据采用二进制,指令也采用二进制;(2建立了存储程序,指令和数据便可一起放在存储器里,并作同样处理.简化了计算机的结构,大大提高了计算机的速度. 1946年7,8月间,冯·诺依曼和戈尔德斯廷、勃克斯在EDVAC方案的基础上,为普林斯顿大学高级研究所研制IAS计算机时,又提出了一个更加完善的设计报告《电子计算机逻辑设计初探》.以上两份既有理论又有具体设计的文件,首次在全世界掀起了一股"计算机热",它们的综合设计思想,便是著名的"冯·诺依曼机",其中心就是有存储程序 原则--指令和数据一起存储.这个概念被誉为'计算机发展史上的一个里程碑".它标志着电子计算机时代的真正开始,指导着以后的计算机设计.自然一切事物总是在发展着的,随着科学技术的进步,今天人们又认识到"冯·诺依曼机"的不足,它妨碍着计算机速度的进一步提高,而提出了"非冯·诺依曼机"的设想. 冯·诺依曼还积极参与了推广应用计算机的工作,对如何编制程序及搞数值计算都作出了杰出的贡献. 冯·诺依曼于1937年获美国数学会的波策奖;1947年获美国总统的功勋奖章、美国海军优秀公民服务奖;1956年获美国总统的自由奖章和爱因斯坦纪念奖以及费米奖. 冯·诺依曼逝世后,未完成的手稿于1958年以《计算机与人脑》为名出版.他的主要著作收集在六卷《冯·诺依曼全集》中,1961年出版. 数学奇才——伽罗华 页首 1832年5月30日晨,在巴黎的葛拉塞尔湖附近躺着一个昏迷的年轻人,过路的农民从枪伤判断他是决斗后受了重伤,就把这个不知名的青年抬到医院。第二天早晨十点钟,他就离开了人世。数学史上最年轻、最有创造性的头脑停止了思考。人们说,他的死使数学发展推迟了好几十年。这个青年就是死时不满21岁的伽罗华。 伽罗华生于离巴黎不远的一个小城镇,父亲是学校校长,还当过多年市长。家庭的影响使伽罗华一向勇往直前,无所畏惧。1823年,12岁的伽罗华离开双亲到巴黎求学,他不满足呆板的课堂灌输,自己去找最难的数学原著研究,一些老师也给他很大帮助。老师们对他的评价是“只宜在数学的尖端领域里工作”。 1828年,17岁的伽罗华开始研究方程论,创造了“置换群”的概念和方法,解决了几百年来使人头痛的方程来解决问题。伽罗华最重要的成就,是提出了“群”的概念,用群论改变了整个数学的面貌。1829年5月,伽罗华把他的成果写成论文,递交法国科学院,但伴随着这篇杰作而来的是一连串的打击和不幸。先是父亲因不堪忍受教士诽谤而自杀,接着因他的答辩既简捷又深奥令考官们不满而未能进入著名的巴黎综合技术学校。至于他的论文,先是被认为新概念太多又过于简略而要求重写;第二份推导详尽的稿子又因审稿人病逝而下落不明;1831年1月提交的第三份论文又因评阅人不能全部看懂而被否定。 青年伽罗华一方面追求数学的真知,另一方面又献身于追求社会正义的事业。在1831年法国的“七月革命”中,作为高等师范学校新生,伽罗华率领群众走上街头,抗议国王的专制统治,不幸被捕。在狱中,他染上了霍乱。即使在这样的恶劣条件下,伽罗华仍然继续搞他的数学研究,并且写成了论文,准备出狱后发表。出狱不久,因为卷入一场无聊的“爱情”纠葛而决斗身亡。 伽罗华去世后16年,他留存下来的60页手稿才得以发表,科学界才传遍了他的名字。 “数学之神”——阿基米德 阿基米德公元前287年出生在意大利半岛南端西西里岛的叙拉古。父亲是位数学家兼天文学家。阿基米德从小有良好的家庭教养,11岁就被送到当时希腊文化中心的亚历山大城去学习。在这座号称"智慧之都"的名城里,阿基米德博阅群书,汲取了许多的知识,并且做了欧几里得学生埃拉托塞和卡农的门生,钻研《几何原本》。 后来阿基米德成为兼数学家与力学家的伟大学者,并且享有"力学之父"的美称。其原因在于他通过大量实验发现了杠杆原理,又用几何演泽方法推出许多杠杆命题,给出严格的证明。其中就有著名的"阿基米德原理",他在数学上也有着极为光辉灿烂的成就。尽管阿基米德流传至今的著作共只有十来部,但多数是几何著作,这对于推动数学的发展,起着决定性的作用。 《砂粒计算》,是专讲计算方法和计算理论的一本著作。阿基米德要计算充满宇宙大球体内的砂粒数量,他运用了很奇特的想象,建立了新的量级计数法,确定了新单位,提出了表示任何大数量的模式,这与对数运算是密切相关的。 《圆的度量》,利用圆的外切与内接96边形,求得圆周率π为: <π< ,这是数学史上最早的,明确指出误差限度的π值。他还证明了圆面积等于以圆周长为底、半径为高的正三角形的面积;使用的是穷举法。 《球与圆柱》,熟练地运用穷竭法证明了球的表面积等于球大圆面积的四倍;球的体积是一个圆锥体积的四倍,这个圆锥的底等于球的大圆,高等于球的半径。阿基米德还指出,如果等边圆柱中有一个内切球,则圆柱的全面积和它的体积,分别为球表面积和体积的 。在这部著作中,他还提出了著名的"阿基米德公理"。 《抛物线求积法》,研究了曲线图形求积的问题,并用穷竭法建立了这样的结论:"任何由直线和直角圆锥体的截面所包围的弓形(即抛物线),其面积都是其同底同高的三角形面积的三分之四。"他还用力学权重方法再次验证这个结论,使数学与力学成功地结合起来。 《论螺线》,是阿基米德对数学的出色贡献。他明确了螺线的定义,以及对螺线的面积的计算方法。在同一著作中,阿基米德还导出几何级数和算术级数求和的几何方法。 《平面的平衡》,是关于力学的最早的科学论著,讲的是确定平面图形和立体图形的重心问题。 《浮体》,是流体静力学的第一部专著,阿基米德把数学推理成功地运用于分析浮体的平衡上,并用数学公式表示浮体平衡的规律。 《论锥型体与球型体》,讲的是确定由抛物线和双曲线其轴旋转而成的锥型体体积,以及椭圆绕其长轴和短轴旋转而成的球型体的体积。 丹麦数学史家海伯格,于1906年发现了阿基米德给厄拉托塞的信及阿基米德其它一些著作的传抄本。通过研究发现,这些信件和传抄本中,蕴含着微积分的思想,他所缺的是没有极限概念,但其思想实质却伸展到17世纪趋于成熟的无穷小分析领域里去,预告了微积分的诞生。 正因为他的杰出贡献,美国的E.T.贝尔在《数学人物》上是这样评价阿基米德的:任何一张开列有史以来三个最伟大的数学家的名单之中,必定会包括阿基米德,而另外两们通常是牛顿和高斯。不过以他们的宏伟业绩和所处的时代背景来比较,或拿他们影响当代和后世的深邃久远来比较,还应首推阿基米德。 数学家的故事——祖冲之 祖冲之(公元429-500年)是我国南北朝时期,河北省涞源县人.他从小就阅读了许多天文、数学方面的书籍,勤奋好学,刻苦实践,终于使他成为我国古代杰出的数学家、天文学家. 祖冲之在数学上的杰出成就,是关于圆周率的计算.秦汉以前,人们以"径一周三"做为圆周率,这就是"古率".后来发现古率误差太大,圆周率应是"圆径一而周三有余",不过究竟余多少,意见不一.直到三国时期,刘徽提出了计算圆周率的科学方法--"割圆术",用圆内接正多边形的周长来逼近圆周长.刘徽计算到圆内接96边形, 求得π=3.14,并指出,内接正多边形的边数越多,所求得的π值越精确.祖冲之在前人成就的基础上,经过刻苦钻研,反复演算,求出π在3.1415926与3.1415927之间.并得出了π分数形式的近似值,取为约率 ,取为密率,其中取六位小数是3.141929,它是分子分母在1000以内最接近π值的分数.祖冲之究竟用什么方法得出这一结果,现在无从考查.若设想他按刘徽的"割圆术"方法去求的话,就要计算到圆内接16,384边形,这需要化费多少时间和付出多么巨大的劳动啊!由此可见他在治学上的顽强毅力和聪敏才智是令人钦佩的.祖冲之计算得出的密率, 外国数学家获得同样结果,已是一千多年以后的事了.为了纪念祖冲之的杰出贡献,有些外国数学史家建议把π=叫做"祖率". 祖冲之博览当时的名家经典,坚持实事求是,他从亲自测量计算的大量资料中对比分析,发现过去历法的严重误差,并勇于改进,在他三十三岁时编制成功了《大明历》,开辟了历法史的新纪元. 祖冲之还与他的儿子祖暅(也是我国著名的数学家)一起,用巧妙的方法解决了球体体积的计算.他们当时采用的一条原理是:"幂势既同,则积不容异."意即,位于两平行平面之间的两个立体,被任一平行于这两平面的平面所截,如果两个截面的面积恒相等,则这两个立体的体积相等.这一原理,在西文被称为卡瓦列利原理, 但这是在祖氏以后一千多年才由卡氏发现的.为了纪念祖氏父子发现这一原理的重大贡献,大家也称这原理为"祖暅原理". 数学家的故事——苏步青 苏步青1902年9月出生在浙江省平阳县的一个山村里。虽然家境清贫,可他父母省吃俭用,拼死拼活也要供他上学。他在读初中时,对数学并不感兴趣,觉得数学太简单,一学就懂。可量,后来的一堂数学课影响了他一生的道路。 那是苏步青上初三时,他就读浙江省六十中来了一位刚从东京留学归来的教数学课的杨老师。第一堂课杨老师没有讲数学,而是讲故事。他说:“当今世界,弱肉强食,世界列强依仗船坚炮利,都想蚕食瓜分中国。中华亡国灭种的危险迫在眉睫,振兴科学,发展实业,救亡图存,在此一举。‘天下兴亡,匹夫有责’,在座的每一位同学都有责任。”他旁征博引,讲述了数学在现代科学技术发展中的巨大作用。这堂课的最后一句话是:“为了救亡图存,必须振兴科学。数学是科学的开路先锋,为了发展科学,必须学好数学。”苏步青一生不知听过多少堂课,但这一堂课使他终身难忘。 杨老师的课深深地打动了他,给他的思想注入了新的兴奋剂。读书,不仅为了摆脱个人困境,而是要拯救中国广大的苦难民众;读书,不仅是为了个人找出路,而是为中华民族求新生。当天晚上,苏步青辗转反侧,彻夜难眠。在杨老师的影响下,苏步青的兴趣从文学转向了数学,并从此立下了“读书不忘救国,救国不忘读书”的座右铭。一迷上数学,不管是酷暑隆冬,霜晨雪夜,苏步青只知道读书、思考、解题、演算,4年中演算了上万道数学习题。现在温州一中(即当时省立十中)还珍藏着苏步青一本几何练习薄,用毛笔书写,工工整整。中学毕业时,苏步青门门功课都在90分以上。 17岁时,苏步青赴日留学,并以第一名的成绩考取东京高等工业学校,在那里他如饥似渴地学习着。为国争光的信念驱使苏步青较早地进入了数学的研究领域,在完成学业的同时,写了30多篇论文,在微分几何方面取得令人瞩目的成果,并于1931年获得理学博士学位。获得博士之前,苏步青已在日本帝国大学数学系当讲师,正当日本一个大学准备聘他去任待遇优厚的副教授时,苏步青却决定回国,回到抚育他成长的祖任教。回到浙大任教授的苏步青,生活十分艰苦。面对困境,苏步青的回答是“吃苦算得了什么,我甘心情愿,因为我选择了一条正确的道路,这是一条爱国的光明之路啊!” 这就是老一辈数学家那颗爱国的赤子之心 数学之父——塞乐斯 塞乐斯生于公元前624年,是古希腊第一位闻名世界的大数学家。他原是一位很精明的商人,靠卖橄榄油积累了相当财富后,塞乐斯便专心从事科学研究和旅行。他勤奋好学,同时又不迷信古人,勇于探索,勇于创造,积极思考问题。他的家乡离埃及不太远,所以他常去埃及旅行。在那里,塞乐斯认识了古埃及人在几千年间积累的丰富数学知识。他游历埃及时,曾用一种巧妙的方法算出了金字塔的高度,使古埃及国王阿美西斯钦羡不已。 塞乐斯的方法既巧妙又简单:选一个天气晴朗的日子,在金字塔边竖立一根小木棍,然后观察木棍阴影的长度变化,等到阴影长度恰好等于木棍长度时,赶紧测量金字塔影的长度,因为在这一时刻,金字塔的高度也恰好与塔影长度相等。也有人说,塞乐斯是利用棍影与塔影长度的比等于棍高与塔高的比算出金字塔高度的。如果是这样的话,就要用到三角形对应边成比例这个数学定理。塞乐斯自夸,说是他把这种方法教给了古埃及人但事实可能正好相反,应该是埃及人早就知道了类似的方法,但他们只满足于知道怎样去计算,却没有思考为什么这样算就能得到正确的答案。 在塞乐斯以前,人们在认识大自然时,只满足于对各类事物提出怎么样的解释,而塞乐斯的伟大之处,在于他不仅能作出怎么样的解释,而且还加上了为什么的科学问号。古代东方人民积累的数学知识,王要是一些由经验中总结出来的计算公式。塞乐斯认为,这样得到的计算公式,用在某个问题里可能是正确的,用在另一个问题里就不一定正确了,只有从理论上证明它们是普遍正确的以后,才能广泛地运用它们去解决实际问题。在人类文化发展的初期,塞乐斯自觉地提出这样的观点,是难能可贵的。它赋予数学以特殊的科学意义,是数学发展史上一个巨大的飞跃。所以塞乐斯素有数学之父的尊称,原因就在这里。 塞乐斯最先证明了如下的定理: 1.圆被任一直径二等分。 2.等腰三角形的两底角相等。 3.两条直线相交,对顶角相等。 4.半圆的内接三角形,一定是直角三角形。 5.如果两个三角形有一条边以及这条边上的两个角对应相等,那么这两个三角形全等。 这个定理也是塞乐斯最先发现并最先证明的,后人常称之为塞乐斯定理。相传塞乐斯证明这个定理后非常高兴,宰了一头公牛供奉神灵。后来,他还用这个定理算出了海上的船与陆地的距离。 塞乐斯对古希腊的哲学和天文学,也作出过开拓性的贡献。历史学家肯定地说,塞乐斯应当算是第一位天文学家,他经常仰卧观察天上星座,探窥宇宙奥秘,他的女仆常戏称,塞乐斯想知道遥远的天空,却忽略了眼前的美色。数学史家Herodotus层考据得知Hals战后之时白天突然变成夜晚(其实是日蚀),而在此战之前塞乐斯曾对Delians预言此事。 塞乐斯的墓碑上列有这样一段题辞: 「这位天文学家之王的坟墓多少小了一点,但他在星辰领域中的光荣是颇为伟大的。
伽罗华 伽罗华(Évariste Galois,公元1811年-公元1832年)是法国对函数论、方程式论和数论作出重要贡献的数学家,他的工作为群论(一个他引进的名词)奠定了基础;所有这些进展都源自他尚在校就读时欲证明五次多项式方程根数解(Solution by Radicals)的不可能性(其实当时已为阿贝尔(Abel)所证明,只不过伽罗华并不知道),和描述任意多项式方程可解性的一般条件的打算。虽然他己经发表了一些论文,但当他于1829年将论文送交法兰西科学院时,第一次所交论文却被柯西(Cauchy)遗失了,第二次则被傅立叶(Fourier)所遗失;他还与埃科尔综合技术学院(école Polytechnique)的口试主考人发生顶撞而被拒绝给予一个职位。在父亲自杀后,他放弃投身于数学生涯,注册担任辅导教师,结果因撰写反君主制的文章而被开除,且因信仰共和体制而两次下狱。他第三次送交科学院的论文亦为泊松(Poisson)所拒绝。伽罗华死于一次决斗,可能是被保皇派或警探所激怒而致,时年21岁。他被公认为数学界两个最具浪漫主义色彩的人物之一。Galois小传:1832年5月30日清晨,在巴黎的葛拉塞尔湖附近躺着一个昏迷的年轻人,过路的农民从枪伤判断他是决斗后受了重伤,就把这个不知名的青年抬到医院。第二天早晨十点,这个可怜的年轻人离开了人世,数学史上最年轻、最富有创造性的头脑停止了思考。后来的一些著名数学家们说,他的死使数学的发展被推迟了几十年,他就是伽罗华。天才的童年1811年10月25日,伽罗华出生于法国巴黎郊区拉赖因堡伽罗瓦街的第54号房屋内。现在这所房屋的正面有一块纪念牌,上面写着:“法国著名数学家埃瓦里斯特•伽罗瓦生于此,卒年20岁,1811~1832年”。纪念牌是小镇的居民为了对全世界学者迄今公认的、曾有特殊功绩的、卓越的数学家——伽罗瓦表示敬意,于1909年6月设置的。伽罗瓦的双亲都受过良好的教育。在父母的熏陶下,伽罗瓦童年时代就表现出有才能、认真、热心等良好的品格。其父尼古拉•加布里埃尔•伽罗瓦参与政界活动属自由党人,是拿破仑的积极支持者。主持过供少年就学的学校,任该校校长。又担任拉赖因堡15年常任市长,深受市民的拥戴。伽罗瓦曾向同监的难友勒斯拜——法国著名的政治家、化学家和医生说过:“父亲是他的一切”。可见父亲的政治态度和当时法国的革命热潮对伽罗瓦的成长和处事有较大的影响。伽罗瓦的母亲玛利亚•阿代累达•伽罗瓦曾积极参与儿子的启蒙教育。作为古代文化的热烈爱好者,她把从拉丁和希腊文学中汲取来的英勇典范介绍给她儿子。1848年发表在《皮托雷斯克画报》上有关伽罗瓦的传记中,特别谈到“伽罗瓦的第一位教师是他的母亲,一个聪明兼有好教养的妇女,当他还在童稚时,她一直给他上课”。这就为伽罗瓦在中学阶段的学习和以后攀登数学高峰打下了坚实的基础。1823年l0月伽罗瓦年满12岁时,离开了双亲,考入有名的路易•勒•格兰皇家中学。从他的老师们保存的有关他在中学生活的回忆录和笔记中,记载着伽罗瓦是位具有“杰出的才干”,“举止不凡”,但又“为人乖僻、古怪、过分多嘴”性格的人。我们认为这种性格说明他有个性,而且早已显露出强烈的求知欲的标志。伽罗瓦在路易•勒•格兰皇家中学领奖学金,完全靠公费生活。在第四、第三和第二年级时他都是优等生,在希腊语作文总比赛中也获得好评,并且在1826年l0月转到修辞班学习。但是第二学季一开始(伽罗瓦这时刚满15岁),由于教师们认为他的体格不够强壮,校长认为他的判断力还有待“成熟”,他不得不回到二年级。重修二年级,使伽罗瓦有机会毫无阻碍地被批准去上初级数学的补充课程。自此他把大部分时间和主要精力用来研究、探讨数学课本以外的高等数学。伽罗华经常到图书馆阅读数学专著,特别对一些数学大师,如勒让德的《几何原理》和拉格朗日的《代数方程的解法》、《解析函数论》、《微积分学教程》进行了认真分析和研究,但他并未失去对其他科目的兴趣。因此,当1827年伽罗瓦回到修辞班时,他的全面发展甚至比他的数学的天分在同学之中更加出人头地了。但是他对其它科目的教科书的内容以及教师所采用的教学法之潦草马虎感到愤怒。所以有的教师认为他被数学的鬼魅迷住了心窍,有的教师用七个字“平静会使他激怒”来形容他的行为。这时伽罗瓦已经熟悉欧拉、高斯、雅可比的著作,这更提高了他的信心,他认为他能够做到的,不会比这些大数学家们少。到了学年末,他不再去听任何专业课了,而在独立地准备参加取得升入综合技术学校资格的竞赛考试。结果尽管考试失败,但1828年10月,他仍然从中学初级数学班跳到里夏尔的数学专业班。路易•勒•格兰中学的数学专业班教师里夏尔,在科学史上,他作为一个很有才华的教师使人追念。里夏尔不仅讲课风格优雅,而且善于发掘天才。他遗留下的笔记中记载着:“伽罗瓦只宜在数学的尖端领域中工作”,“他大大地超过了全体同学”。里夏尔帮助伽罗瓦于1828年在法国第一个专业数学杂志《纯粹与应用数学年报》三月号上,发表了他的第一篇论文—《周期连分数一个定理的证明》,并说服伽罗瓦向科学院递送备忘录。1829年,伽罗瓦在他中学学年快要结束时,把他研究的初步结果的论文提交给法国科学院。1829年,中学学年结束后,伽罗瓦刚满18岁,他在报考巴黎综合技术学校时,由于在口试中主考的教授比内和勒费布雷•德•富尔西对伽罗瓦阐述的见解不理解,居然嘲笑他。伽罗瓦在提及这次考试时,曾写道,他不得不听“主考人的狂笑声”。据说“由于被狂笑声所激怒”,他把黑板擦布扔到主考人头上,或是因为他拒绝回答有关关于对数这样的过于简单的问题,所以再次遭到落选,伽罗瓦仍然是一个非正式的预备生。1829年7月2日,正当伽罗瓦准备入学考试时,他的父亲由于受不了天主教牧师的攻击、诽谤而自杀了。这给了伽罗华很大的触动,他的思想开始倾向于共和主义。其后不久,伽罗华听从里夏尔的劝告决定进师范大学,这使他有可能继续深造,同时生活费用也有了着落。1829年10月25日伽罗华被作为预备生录取入学。进入师范大学后的一年对伽罗瓦来说是最顺利的一年,1828年他的科学研究获得了初步成果。伽罗瓦写了几篇大文章,并提出自己的全部著作来应征科学院的数学特奖。但在这里,他又一次遭到了新挫折:伽罗瓦的手稿原来交给科学院常任秘书傅立叶,傅立叶收到手稿后不久就去世了。因而文章也被遗失了。这些著作的某些抄本落到数学杂志《费律萨克男爵通报》的杂志社手里,并在1830年的4月号和6月号上把它刊载了出来。在师范大学学习的第一年,伽罗瓦结认了奥古斯特•舍瓦利叶,舍瓦利叶直到伽罗瓦临终前一直是他的唯一亲近的朋友。1830年7月,伽罗瓦将满19岁。他在师范大学的第一年功课行将结束。他这时写成的数学著作,已经使人有可能对他思想的独创性和敏锐性作出评价。数学世界的顽强斗士19世纪初,有一些数学问题一直困扰着当时的数学家们,而如何求解高次方程就是其中之一。历史上人们很早就已经知道了一元一次和一元二次方程的求解方法。关于三次方程,我国在公元七世纪,也已经得到了一般的近似解法,这在唐朝数学家王孝通所编的《缉古算经》就有叙述。到了十三世纪,宋代数学家秦九韶在他所著的《数书九章》的“正负开方术”里,充分研究了数字高次方程的求正根法,也就是说,秦九韶那时候已得到了高次方程的一般解法。在西方,直到十六世纪初的文艺复兴时期,才由意大利的数学家发现一元三次方程解的公式——卡当公式。在数学史上,相传这个公式是意大利数学家塔塔里亚首先得到的,后来被米兰地区的数学家卡尔达诺(1501~1576)到了这个三次方程的解的公式,并发表在自己的著作里。所以现在人们还是叫这个公式为卡尔达诺公式(或称卡当公式),其实,它应该叫塔塔里亚公式。三次方程被解出来后,一般的四次方程很快就被意大利的费拉里(1522~1560)解出。这就很自然的促使数学家们继续努力寻求五次及五次以上的高次方程的解法。遗憾的是这个问题虽然耗费了许多数学家的时间和精力,但一直持续了长达三个多世纪,都没有解决。法国数学家拉格朗日更是称这一问题是在“向人类的智慧挑战”。1770年,拉格朗日精心分析了二次、三次、四次方程根式解的结构之后,提出了方程的预解式概念,并且还进一步看出预解式和方程的各个根在排列置换下的形式不变性有关,这时他认识到求解一般五次方程的代数方法可能不存在。此后,挪威数学家阿贝尔利用置换群的理论,给出了高于四次的一般代数方程不存在代数解的证明。伽罗瓦通过改进数学大师拉格朗日的思想,即设法绕过拉氏预解式,但又从拉格朗日那里继承了问题转化的思想,即把预解式的构成同置换群联系起来的思想,并在阿贝尔研究的基础上,进一步发展了他的思想,把全部问题转化或归结为置换群及其子群结构的分析。这个理论的大意是:每个方程对应于一个域,即含有方程全部根的域,称为这方程的伽罗华域,这个域对应一个群,即这个方程根的置换群,称为这方程的伽罗华群。伽罗华域的子域和伽罗华群的子群有一一对应关系;当且仅当一个方程的伽罗华群是可解群时,这方程是根式可解的。1829年,伽罗华在他中学最后一年快要结束时,把关于群论初步研究结果的论文提交给法国科学院,科学院委托当时法国最杰出的数学家柯西作为这些论文的鉴定人。在1830年1月18日柯西曾计划对伽罗华的研究成果在科学院举行一次全面的意见听取会。他在一封信中写道:“今天我应当向科学院提交一份关于年轻的伽罗华的工作报告……但因病在家,我很遗憾未能出席今天的会议,希望你安排我参加下次会议,讨论已指明的议题。”然而,第二周当柯西向科学院宣读他自己的一篇论文时,并未介绍伽罗华的著作,这是一个非常微妙的“事故”。1830年2月,伽罗华将他的研究成果比较详细地写成论文交上去了,以参加科学院的数学大奖评选,希望能够获奖。论文寄给当时科学院终身秘书傅立叶,但傅立叶在当年5月去世了,在他的遗物中未能发现伽罗华的手稿。就这样,伽罗华递交的两次数学论文都被遗失了。1831年1月,伽罗华在寻求确定方程的可解性这个问题上,又得到一个结论,他写成论文提交给法国科学院。这篇论文是伽罗华关于群论的重要著作,当时负责审查的数学家泊阿松为理解这篇论文绞尽脑汁。传说泊阿松将这篇论文看了四个月,最后结论居然是“完全不能理解”。尽管借助于拉格朗日已证明的一个结果可以表明伽罗华所要证明的论断是正确的,但最后他还是建议科学院否定它。对事业必胜的信念激励着年轻的伽罗华。虽然他的论文一再被丢失,得不到应有的支持,但他并没有灰心,他坚持他的科研成果,不仅一次又一次地想办法传播出去,还进一步向更广的领域探索。天才的陨落伽罗华诞生在拿破仑帝国时代,经历了波旁王朝的复辟时期,又赶上路易•腓力浦朝代初期,他是当时最先进的革命政治集团——共和派的秘密组织“人民之友”的成员,并发誓:“如果为了唤起人民需要我死,我愿意牺牲自己的生命”。伽罗瓦敢于对政治上的动摇分子和两面派进行顽强的斗争,年轻热情的伽罗华对师范大学教育组织极为不满。由于他揭发了校长吉尼奥对法国七月革命政变的两面派行为,被吉尼奥的忠实朋友,皇家国民教育委员会顾问库申起草报告,皇家国民教育委员会1831年1月8日批准立即将伽罗瓦开除出师范大学。之后,他进一步积极参加政治活动。1831年5月l0日,伽罗华以“企图暗杀国王”的罪名被捕。在6月15日陪审法庭上,由于共和党人的律师窦本的努力,伽罗瓦被宣告无罪当场获释。七月,被反动王朝视为危险分子的伽罗华在国庆节示威时再次被抓,被关在圣佩拉吉监狱,在这里庆祝过他的20岁生日,渡过了他生命的最后一年的大部分时间。在监狱中伽罗华一方面与官方进行不妥协的斗争,另一面他还抓紧时间刻苦钻研数学。尽管牢房里条件很差,生活艰苦,他仍能静下心来在数学王国里思考。伽罗瓦在圣佩拉吉监狱中写成的研究报告中写道:“把数学运算归类,学会按照难易程度,而不是按照它们的外部特征加以分类,这就是我所理解的未来数学家的任务,这就是我所要走的道路。”请注意到“把数学运算归类”这句话,道出了他的理想、他的道路。毋庸置疑,这句话系指点目前所称的群论。由于其后好几代数学家的工作,最终才实现了伽罗瓦的理想。正是他的著作,标志着旧数学史的结束和新数学史的开始。l832年3月16日伽罗华获释后不久,年轻气盛的伽罗华为了一个舞女,卷入了一场他所谓的“爱情与荣誉”的决斗。伽罗华非常清楚对手的枪法很好,自己难以摆脱死亡的命运,所以连夜给朋友写信,仓促地把自己生平的数学研究心得扼要写出,并附以论文手稿。他不时的中断,在纸边空白处写上“我没有时间,我没有时间”,然后又接着写下一个极其潦草的大纲。他在天亮之前那最后几个小时写出的东西,为一个折磨了数学家们几个世纪的问题找到了真正的答案,并且开创了数学的一片新的天地。伽罗华对自己的成果充满自信,他在给朋友舍瓦利叶的信中说:“我在分析方面做出了一些新发现。有些是关于方程论的;有些是关于整函数的……。公开请求雅可比或高斯,不是对这些定理的正确性,而是对这些定理的重要性发表意见。我希望将来有人发现,这些对于消除所有有关的混乱是有益的。”第二天上午,在决斗场上,伽罗华被打穿了肠子。死之前,他对在他身边哭泣的弟弟说:“不要哭,我需要足够的勇气在20岁的时候死去”。他被埋葬在公墓的普通壕沟内,所以今天他的坟墓已无踪迹可寻。他不朽的纪念碑就是他的著作,由两篇被拒绝的论文和他在死前那个不眠之夜写下的潦草手稿组成。历史学家们曾争论过这场决斗是一个悲惨遭的爱情事件的结局,还是出于政治动机造成的,但无论是哪一种,一位世界上最杰出的数学家在他20岁时被杀死了,他研究数学才只有五年。群论——跨越时代的创造伽罗华死后,按照他的遗愿,舍瓦利叶把他的信发表在《百科评论》中。他的论文手稿过了十四年后,也就是1846年,才由法国数学家刘维尔领悟到这些演算中迸发出的天才思想,他花了几个月的时间试图解释它的意义。刘维尔最后将这些论文编辑发表在他的极有影响的《纯粹与应用数学杂志》上,并向数学界推荐。1870年法国数学家约当根据伽罗华的思想,写了《论置换与代数方程》一书,在这本书里伽罗华的思想得到了进一步的阐述。伽罗华最主要的成就是提出了群的概念,并用群论彻底解决了根式求解代数方程的问题,而且由此发展了一整套关于群和域的理论,为了纪念他,人们称之为伽罗华理论。正是这套理论创立了抽象代数学,把代数学的研究推向了一个新的里程。正是这套理论为数学研究工作提供了新的数学工具—群论。它对数学分析、几何学的发展有很大影响,并标志着数学发展现代阶段的开始。伽罗瓦非常彻底地把全部代数方程可解性问题,转化或归结为置换群及其子群结构分析的问题。这是伽罗瓦工作中的第一个“突破”,他犹如划破黑夜长空的一颗瞬间即逝的彗星,开创了置换群论的研究,确立了代数方程的可解性理论,即后来称为的“伽罗瓦理论”,从而彻底解决了一般方程的根式解难题。作为这个理论的推论,可以得出五次以上一般代数方程根式不可解,以及用圆规、直尺(无刻度的尺)三等分任意角和作倍立方体不可能等结论。对伽罗华来说,他所提出并为之坚持的理论是一场对权威、对时代的挑战,他的“群”完全超越了当时数学界能理解的观念。也许正是由于年轻,他才敢于并能够以崭新的方式去思考,去描述他的数学世界。也正因如此,他才受到了冷遇。在这里,我们后人感受到的是一种孤独与悲哀,一种来自智慧的孤独与悲哀。但是,历史的曲折并不能埋没真理的光辉。今天由伽罗华开始的群论,不仅对近代数学的各个方向,而且对物理学、化学的许多分支都产生了重大的影响。 克莱罗 Clairaut,Alexis-Claude(1713~1765)法国数学家,物理学家。又译克莱洛。1713年5月7日生于巴黎,1765年5月17日卒于同地。9岁时,父亲就教他学习解析几何和微积分学,16岁被选入法国科学院。他在研究天体力学三体问题时,第一个给出了这个问题的近似解(1752~1754)。1705年,E.哈雷曾预测哈雷彗星将在 1758年或1759年出现。克莱罗于1758年提前半年相当精确地计算了哈雷彗星到达近日点的日期,为此获彼得堡科学院的奖。克莱罗是最早研究二重曲率曲线的人之一,他还研究了曲面的平面截线。他在1734年建立了克莱罗微分方程。1739~1740年间证明了混合二阶偏导数的求导次序的可交换条件,还证明了一阶线性微分方程的积分因子的存在性问题。他在力学方面的工作还包括单摆振动等时性的证明和对运动中物体的动力学和相对运动的研究。
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