世界上卓越的23位数学家-第3章
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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,法国为那些有资产的而缺少资历的“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。
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对解析几何的贡献
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》。
《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。”费马的发现比笛卡儿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。
费马的婚姻使费马跻身于贵族的行列,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著。如果不是费马长子积极出版费马的数学论著,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。
费马螺线
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奠定了良好基础。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著,连一部完整的著作也没有出版。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17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10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。
——传世佳言——
我已经发现了大量极其美妙的萝莉定理。
大家都努力在考试,也教下一代如何考试,然后大家什么都不懂。
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。一代数学大师费马堪称是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人注目的引玉之明珠,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。
第6章 莱布尼茨
姓名:莱布尼茨
出生地:德国东部莱比锡
生卒年:1646…1716年
历史评价lishipingjia
莱布尼茨是17、18世纪之交德国最重要的数学家、物理学家和哲学家,一个举世罕见的科学天才,和牛顿同为微积分的创建人。他博览群书,涉猎百科,对丰富人类的科学知识宝库做出了不可磨灭的贡献。
1646年7月1日,莱布尼茨出生于德国东部莱比锡的一个书香之家,父亲弗里德希·莱布尼茨是莱比锡大学的道德哲学教授,母亲凯瑟琳娜·施马克出身于教授家庭,虔信路德新教。
莱布尼茨的父母亲自做孩子的启蒙教师,耳濡目染使莱布尼茨从小就十分好学,并有很高的天赋,幼年时就对诗歌和历史有着浓厚的兴趣。
莱布尼茨的父亲在他年仅六岁时便去世了,给他留下了比金钱更宝贵的丰富的藏书,知书达理的母亲担负起了儿子的幼年教育。莱布尼茨因此得以广泛接触古希腊罗马文化,阅读了许多著名学者的著作,由此而获得了坚实的文化功底和明确的学术目标。
8岁时,莱布尼茨进入尼古拉学校,学习拉丁文、希腊文、修辞学、算术、逻辑、音乐以及《圣经》、路德教义等。
1661年,15岁的莱布尼茨进入莱比锡大学学习法律,一进校便跟上了大学二年级标准的人文学科的课程,他还抓紧时间学习哲学和科学。1663年5月,他以《论个体原则方面的形而上学争论》一文获学士学位。这期间莱布尼茨还广泛阅读了培根、开普勒、伽利略等人的著作,并对他们的著述进行深入的思考和评价。在听了教授讲授的欧几里得的《几何原本》的课程后,莱布尼茨对数学产生了浓厚的兴趣。
1664年1月,莱布尼茨完成了论文《论法学之艰难》,获哲学硕士学位。是年2月12日,他母亲不幸去世。18岁的莱布尼茨从此只身一人生活,他—生在思想、性格等方面受母亲影响颇深。
1665年,莱布尼茨向莱比锡大学提交了博士论文《论身份》,1666年,审查委员会以他太年轻(年仅20岁)而拒绝授予他法学博士学位,黑格尔认为,这可能是由于莱布尼茨哲学见解太多,审查论文的教授们看到他大力研究哲学,心里很不乐意。他对此很气愤,于是毅然离开莱比锡,前往纽伦堡附近的阿尔特多夫大学,并立即向学校提交了早已准备好的那篇博士论文,1667年2月,阿尔特多夫大学授予他法学博士学位,还聘请他为法学教授。
这一年,莱布尼茨发表了他的第一篇数学论文《论组合的艺术》。这是一篇关于数理逻辑的文章,其基本思想是想把理论的真理性论证归结于一种计算的结果。这篇论文虽不够成熟,但却闪耀着创新的智慧和数学的才华,后来的一系列工作使他成为数理逻辑的创始人。
1666年莱布尼茨获得法学博士学位后,在纽伦堡加入了一个炼金术士团体,1667年,通过该团体结识了政界人物博因堡男爵约翰·克里斯蒂文,并经男爵推荐给选帝迈因茨,从此莱布尼茨登上了政治舞台,便投身外交界,在美因茨大主教舍恩博恩的手下工作。
1671…1672年冬季,他受迈因茨选帝侯之托,着手准备制止法国进攻德国的计划。1672年,莱布尼茨作为一名外交官出使巴黎,试图游说法国国王路易十四放弃进攻,却始终未能与法王见上一面,更谈不上完成选帝侯交给他的任务了。这次外交活动以失败而告终,然而在这期间,他深受惠更斯的启发,决心钻研高等数学,并研究了笛卡儿、费尔马、帕斯卡等人的著作,开始创造性的工作。
1673年1月,为了促使英国与荷兰之间的和解,他前往伦敦进行斡旋未果。他却趁这个机会与英国学术界知名学者建立了联系。他见到了与之通信达三年的英国皇家学会秘书、数学家奥登伯以及物理学家胡克、化学家波义耳等人。1673年3月莱布尼茨回到巴黎,4月即被推荐为英国皇家学会会员。这一时期,他的兴趣越来越明显地表现在数学和自然科学方面。
1672年10月,迈因茨选帝侯去世,莱布尼茨失去了职位和薪金,而仅是一位家庭教师了。当时,他曾多方谋求外交官的正式职位,或者希望在法国科学院谋一职位,都没有成功。无奈,只好接受汉诺威公爵约翰·弗里德里希的邀请,前往汉诺威。
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高等数学上的众多成就
莱布尼茨在数学方面的成就是巨大的,他的研究及成果渗透到高等数学的许多领域。他的一系列重要数学理论的提出,为后来的数学理论奠定了基础。
莱布尼茨曾讨论过负数和复数的性质,得出复数的对数并不存在,共轭复数的和是实数的结论。在后来的研究中,莱布尼茨证明了自己的结论是正确的。他还对线性方程组进行研究,对消元法从理论上进行了探讨,并首先引入了行列式的概念,提出行列式的某些理论,此外,莱布尼茨还创立了符号逻辑学的基本概念。
1673年莱布尼茨特地到巴黎去制造了一个能进行加、减、乘、除及开方运算的计算机。这是继帕斯卡加法机后,计算工具的又一进步。他还系统地阐述了二进制计数法,并把它和中国的八卦联系起来,为计算机的现代发展奠定了坚实的基础。
1676年10月4日,莱布尼茨离开巴黎,他先在伦敦作了短暂停留。继而前往荷兰,见到了使用显微镜第一次观察了细菌、原生动物和精子的生�