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伟大的数学家创造伟大的数学

2018-03-20 胡作玄 奇趣数学苑

数学是一门兼具有真与美的领域,它完全是数学家,特别是伟大的数学家的伟大创造,正如任何知识领域一样,总是少数杰出人士创造出绝大部分不朽业绩,在数学上这种现象尤其突出。


对于数学,记住他们的名字与业绩也许是有好处的。经典数学的大部分归功于几十位数学家,下面只列举其中顶尖的20位:


欧几里得:《几何原本》;几何学之父,生活于2300年前,欧洲数学的基础,提出五大公设,几何学奠基人


阿基米德:微积分的先驱;生活于2200多年前,不仅把π精确到了3.14,还推导了球的体积,抛物线弓形的面积,椭球体体积,类似于现代微积分中所说的逐步近似求极限的方法


阿波罗尼奥斯:古代圆锥曲线理论的集大成者;与以上两位并称“古希腊数学三杰”,生活于2200年前,著作《圆锥曲线论》是古代世界的光辉科学成果,将圆锥曲线的性质网络殆尽,几乎使后人没有插足的余地,自此以后,希腊几何便没有实质性的进步,直到17世纪的帕斯卡和笛卡尔才有新的突破


韦达:法国数学家,创立符号代数学,被称为现代代数符号之父;从事数学研究只是出于爱好,然而却完成了代数和三角学方面的巨著,首次将代数变换应用到三角学中,并具体给出了n≤11的任意正整数的余弦倍角公式。曾在法国对西班牙的战争中,为政府破译敌军密码


笛卡儿:创立解析几何学;也是著名哲学家,以“我思故我在”之说闻名于世,当然更为流传的是与瑞典女王的故事以及心型曲线的浪漫故事


牛顿:有史以来最伟大的科学家,在数学上不仅是微积分的创立者,而且在许多方面留下光辉业绩:牛顿方法、三次平面曲线分类、变分问题求解。


莱布尼茨:百科全书式的人物。在数学上独立创立微积分,而且是数理逻辑和计算机的先驱


欧拉:18世纪最多产的数学家,开创了变分法、图论、拓扑学以及许多分析数学分支,是把数学由几何方向向分析方向转变的主要人物


拉格朗日:法国数学家,在数学和力学许多分支完成了欧拉的工作,特別在数论、方程论、变分法、分析力学等均有突出贡献


傅里叶:法国数学家,开创傅里叶分析,是分析数学决定性的突破。


高斯:德国数学家、19世纪上半期最伟大的数学家,在数论、微分几何学、分析数学乃至天文学、物理学、测地学等都取得划时代成果。


柯西:法国数学家,复分析的创立者,开始数学分析的严格基础。


阿贝尔:挪威数学家,不到27岁就英年早逝,在级数理论、积分方程方面有贡献,而最突出的则是方程论及椭圆函数论


伽罗瓦:法国数学家,不满21岁就去世,但在代数方程论取得决定性的进展,引入群、域特别是有限域的理论


魏尔斯特拉斯:德国数学家,解析函数论、阿贝尔函数论及函数逼近论的集大成者


黎曼:德国数学家,对几何学做出革命性的贡献,首先引入ζ函数而成为解析数论的开拓者,黎曼假设是当代头号未解难题


戴德金:德国数学家,抽象代数学的先驱。


康托尔:德国数学家,集合论的创立者。


克莱因:德国数学家,用群论观点统一几何学。


庞加莱:法国数学家,19世纪末最伟大的数学家,组合拓扑学的奠基人,混沌理论的开拓者,微分方程定性理论的奠基者,天体力学大家,在数论、代数、函数论等方面均有贡献。



现代数学完全是数学家的创造。其中19世纪十位顶尖的数学家功不可没。到了 20世纪,一代又一代的数学家创造出全新的数学,特别是元数学和结构数学。对于它们的建立与发展有几百位数学家起着重大作用。其中最突出的当属希尔伯特。


在数理逻辑或元数学方面最大的创造者是哥德尔。其他重要人物有图灵、科恩以及塔尔斯基


在结构数学方面,重要人物有:诺特、阿廷、范德瓦尔登,他们三人奠定了抽象代数的基础;豪斯道夫,他建立了一般拓扑学;勒贝格,他建立了测度论。20世纪最伟大的数学家还有:外尔、冯·诺伊曼、嘉当、柯尔莫哥洛夫、盖尔范德、惠特尼等。


这些数学家应该说是前布尔巴基时代的数学家,他们 为现代数学奠定了基础。


20世纪在数学方面集大成的当属布尔巴基学派,他们在20世纪30年代到80年代半个世纪之中是结构数学的主要开发者和研究者,而且是集大成者。


数学科学同其他科学领域一样,越来越趋于专门化。到21世纪初,数学已发展成上百个学科的庞大学科群,各个学科通过分化及交叉又产生成千的分支学科。每位专家一般只精通其中一小部分。因此日益明显地感到"隔行如隔山",特别是很难从整体上了解数学。


但是,数学专家,其他领域专家,乃至各界人士,如政界、军界、企业界、教育界、传播媒体界的代表人物都希望对数学科学整体有一个了解。这是由于数学科学是一个重要的资源,也是解决当前与长远的各种问题的重要手段。


不过,对数学科学整体把握,哪怕是极为粗浅的了解也有极大的困难。这是因为数学学科本身的抽象性、技术高深难解以及需要长期的积累所致。


对于任何学科,我们总可以通过四种方式去了解它:

对象;方法;历史;应用。


研究对象是区分一个学科与其他学科的关键所在。尽管有些对象横跨许多科学领域,但是一旦它们变成数学研究的对象,它们就同其他领域的对象有所不同:一是研究的侧重点不同,二是研究的方式不同。


数学中有一类研究对象是哲学概念或范畴,特别是量、类、空间、形式、系统、结构乃至逻辑、范畴等等。它们作为哲学研究对象,永远有争论不完的问题,同时又在极为普遍的范围和各种层次的学科中考虑。


以时间为例,许多学者从哲学的、物理的、心理的各个侧面进行探索,但只有数学给出确定的和清晰的,因而必定是具体的和相对窄的范围。康德把代数学定义为“时间的科学”,斯梅尔把 "时间的数学" 定义为动力系统理论,都是使之含义确定,而且由此得出有内涵的结果。


哲学上的空间、数学上的空间、物理学上的空间、心理学上的空间各有不同,数学研究的各种各样的空间不仅齐备、完整、确定,而且有着丰富的内涵,而物理空间则只关心我们所在的世界是什么样的,它只是千千万万种空间中的一个,至于哪 一个,宇宙学家关心,物理学家关心,数学家严格讲倒不一定太关心。


人们常讲,数学研究的问题往往从经验中来,这不假,但真正的数学对象都是经过多少次抽象得来。最基本的数学对象是数、函数、集合、范畴;而稍微复杂的对象则不同程度上有着直观的背景,从三角形、图、多面体到曲线、曲面等也离不开抽象。另外一些对象,如群、环、域、拓扑空间、流形等则是经抽象及推广得到,这些概念对于非数学家甚至是隔行的数学家理解起来都难度很大。


总括起来,数学对象是人工或头脑的产物,它们由数学家的头脑中创造出来,正如雅典娜由宙斯的头脑中跳出来 一样。因此,对于历史的了解,对理解数学有着重要意义。

来源:胡作玄《数学是什么》

转自数学会

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