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数学史上的“四大天王”(下)

2018-03-06孙四周

新高考·高一数学 2017年8期
关键词:欧拉高斯牛顿

孙四周

3.数学王子——高斯

高斯是德国著名数学家、物理学家、天文学家及大地测量学家,其成就遍及数学的各个领域,在数论、微分几何、非欧几何、超几何级数、复变函数论以及椭网函数论等方面均有开创性贡献.他十分注重数学的应用,并且在天文学、大地测量学和磁学的研究中也偏重于用数学方法进行研究.

高斯三岁时便能够纠正他父亲的借债账目的事情,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赋.

高斯在小学时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的数列求和为(1+100,2+99,3+98,…),同时得到结果:5 050.这一年,高斯9岁.但是据更为精细的数学史书记载,高斯所解的并不是1加到100那么简单,而是81 297+81 495+---+100 899(公差198,项数100)的一个等差数列.

当高斯12岁时,已经开始怀疑欧氏几何学中的基础证明.当他1 6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(可惜未予公开发表).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.

虽然高斯作为超一流的数学家而闻名于世,但他基本上不是一个受欢迎的老师,他不能让学生明白他的思想,以致做他的学生显得很累,还很难看到希望.尽管如此,他为数不多的学生中,也出现了大师级的数学家,如后来闻名于世的戴德金和黎曼.戴德金在实数理论上有开创性贡献,戴德金分割意义非凡;黎曼则创立了黎曼几何学,那是爱因斯坦相对论的基础.可见,能够和高斯交流的学生,绝非凡品.

4.大家的导师——欧拉

欧拉是18世纪最优秀的数学家,他是历史上最伟大的数学家之一,也是世界最杰出的科学家之一.欧拉的数学和科学成果简直多得令人难以相信,他写了三十二部学术著作,其中有几部不止一卷,还写下了许许多多富有创造性的数学和科学论文.总计起来,他的科学论著有七十多卷.欧拉的天才使纯数学和应用数学的每一个领域都得到了充实,他的数学物理成果有着无限广阔的应用领域.直到今天,在大学理科教材上也频繁出现欧拉的大名.欧拉还是个文辞优美(虽然有点过分虔奉宗教)的作家.他为了向腓特烈的侄女安哈尔特德始公主介绍力学、物理光学、天文学、声学等课程,写了颇受赞誉的《致一位德国公主的信》.这些著名的信流传很广,被印成了7种文字的单行本.

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9月18日,他77岁的时候.这天下午他当作消遣地推算了气球升高的定律——照例是在他的石板上,尔后,与雷克塞尔和家人吃了晚饭.“赫歇耳的行星”(天王星)那时刚刚被发现,欧拉写出了他对这个行星轨道的计算,过了一会儿,他让他的孙子进来.就在喝着茶跟孩子玩的时候,他中风发作.手中烟斗掉了,只说出一句话“我要死了”,欧拉便停止了生命和计算.

欧拉的风格是很高的,拉格朗日是稍后于欧拉出生的大数学家,从19岁起和欧拉通信,讨论等周问题的一般解法,这引起变分法的诞生.等周问题是欧拉多年来苦心考虑的问题,拉格朗日的解法,博得欧拉的热烈赞扬,1759年10月2日欧拉在回信中盛称拉格朗日的成就,并谦虚地压下自己在这方面较不成熟的作品暂不发表,使年轻的拉格朗日的工作得以发表和流传,并赢得巨大的声誉.晚年的时候,欧洲所有的数学家都把他当作老师,著名数学家拉普拉斯(曾被拿破仑延为老师)曾说过:“读读欧拉、读读欧拉,他是我们大家的老师!”

高斯曾说:“研究欧拉的著作永远是了解数学的最好方法.”

欧拉杰出的智慧,顽强的毅力,孜孜不倦的奋斗精神和高尚的科学道德,世所罕匹.他在数学、物理、天文、建筑以至音乐、哲学方面都取得了辉煌的成就.哥德巴赫猜想也是在他与哥德巴赫的通信中提出来的.他还首先完成了月球绕地球运动的精确理论,创立了分析力学、刚体力学等力学学科,深化了望远镜、显微镜的设计计算理论.

欧拉一生能取得如此辉煌成就的原因在于:惊人的记忆力;精神超然,不染凡尘;镇静自若,孜孜不倦;醉心数学,心无旁骛.据说他能记住前100个正整数的前6次方,能记忆4位数的对数表和三角函数表.欧拉是在品格、学术等各个方面都值得我们缅怀的伟大人物,他的大家庭也和谐美满、其乐融融.

结束语 从个体来看,这四位伟大的人物各有各的禀性.高斯冷峻孤傲,不喜与人交流,像一尊令人望而生畏的巨大铜像;牛顿善于经营,很在意名望与地位,有些行为被人诟病;欧拉和蔼友善,对人真诚,奖掖后进,是一位让人如沐春风的导师;阿基米德则是一个传说.

高斯的著作,立论严谨、结构完美.他舍弃了结论发现的过程,呈现出来的都是最终的精致绝伦的学术形态,很难读懂.有人曾说:“高斯像一只狡猾的狐狸,总是用尾巴扫去身后的足迹.”而高斯本人的态度是,“在盖好大楼以后,脚手架当然要拆掉”.

牛顿的著作,规模宏大、立意高远.他不在乎细枝末节的雕琢,呈現出来的是一片可以任人驰骋的广阔天地.所以,他的著作引领性强,粗糙处亦多(这是所有学科初创时难免的,不是牛顿的缺点).牛顿的名利心太重,对同事刻薄,对上司逢迎,让人有不愿言说的感觉.

欧拉就是专为数学而生,也专为数学而活的人,他有许多的机会获得更大的名利,但他不为所动.他的心里只有数学,他是一个纯真的人、一个高尚的人、一个甘愿牺牲自己成全别人的人.他的著作,条理清晰、推理自然、文辞浅显优美,读他的书就像是与一位知心朋友闲谈.所以,他对青年人的帮助最大,他启发了无数的人,而从没有打击过任何一个,作为一介教师,我敬佩他之处甚多.

阿基米德远远超出他的时代,如果单对他的著作进行评价,你说那些结果出现在18世纪也会有人相信,他制造抛石机、滑轮、杠杆,参加抵抗入侵的战斗,俨然是叙拉古的保护神,

如果可以选择,我愿意在阿基米德的指引下,趋欧拉之门,为人室弟子.用心读高斯的各类专著,悟牛顿的绝对时空.endprint

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