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黎曼--英年早逝的數(shù)學奇才

來源:本站原創(chuàng) 文章作者:奧數(shù)論壇 2004-04-30 20:46:00

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    黎曼于1826年出生在德國的一個農(nóng)村!19歲到哥廷根大學讀書,成為高斯晚年的一名高才生。哥廷根大學在后來的100多年里一直是世界數(shù)學的研究中心。黎曼畢業(yè)后留校任教。15年后(1866)死于肺結(jié)核。


    黎曼的一生是短暫的,不到40個年頭。他沒有時間獲得象歐拉和柯西那么多的數(shù)學成果。但他的工作的優(yōu)異質(zhì)量和深刻的洞察能力令世人驚嘆。我們之所以要介紹黎曼,是因為盡管牛頓和萊布尼茲發(fā)現(xiàn)了微積分,并且給出了定積分的論述,但目前教科書中有關(guān)定積分的現(xiàn)代化定義是由黎曼給出的。為紀念他,人們把積分和稱為黎曼和,把定積分稱為黎曼積分。


    德國數(shù)學家希爾伯特曾指出:“19世紀最有啟發(fā)性、最重要的數(shù)學成就是非歐幾何的發(fā)現(xiàn)。”1826年俄國數(shù)學家羅巴切夫斯基首先在保留歐氏幾何前四個公設(shè)的同時,提出與歐氏幾何第五公設(shè)相反的公設(shè):“過平面上直線外一點,至少可以作兩條直線與原直線平行。”從而構(gòu)造了一個新的邏輯體系。在這個新的幾何體系里,如同歐幾里得幾何一樣,沒有任何邏輯矛盾。在羅巴切夫斯基幾何學中。出現(xiàn)了許多與歐氏幾何完全不同的定理和命題。如“三角形內(nèi)角和小于180度”;“圓周長與直徑的比恒大于π,所大的值隨面積的增加而增大”。這種幾何學稱為非歐幾何學。
   

    德國的高斯、俄國的羅巴切夫斯基和匈牙利的鮑耶幾乎同時提出了非歐幾何學的思想,各自獨立地創(chuàng)立了非歐幾何學。但高斯因“害怕引起某些人的喊聲”而未敢公開發(fā)表。也由于高斯未能正確評價和鼓勵鮑耶的發(fā)現(xiàn),致使鮑耶放棄了數(shù)學研究。而羅巴切夫斯基不保守、不消沉,一直堅持公開宣傳非歐幾何學。他的精神確實令人敬佩,他的幾何創(chuàng)新工作終于得到后人的一致承認和普遍贊美,稱他是“幾何學中的哥白尼”。


    1854年黎曼提出了一種新的幾何學。在這種幾何學中,黎曼把歐氏幾何的第五公設(shè)改為“過平面上直線外一點沒有直線與原直線平行”。由此可推出“三角形內(nèi)角和大于π”的命題,更重要的是他把歐幾里得三維空間推廣到n維空間,從而得到一種新的幾何學--黎曼非歐幾何學。他的工作遠遠超過前人,他的著作對19世紀下半葉和20世紀的數(shù)學發(fā)展都產(chǎn)生了重大的影響。他不僅是非歐幾何的創(chuàng)始人之一,而且他的研究成果為50年后愛因斯坦的廣義相對論提供了數(shù)學框架。愛因斯坦在創(chuàng)建廣義相對論的過程中,因他缺乏必要的數(shù)學工具,長期未能取得根本性的突破,當他的同學、好友,德國數(shù)學家格拍斯曼幫助他掌握了黎曼幾何和張量分析之后,才使愛因斯坦打開了廣義相對論的大門,完成了物理學的一場革命,宣告核時代的來臨。愛因斯坦深有體會地說:“理論物理學家越來越不得不服從于純數(shù)學的形式的支配。”愛因斯坦還認為理論物理的“創(chuàng)造性原則寓于數(shù)學之中。”黎曼的數(shù)學思想精辟獨特。對于他的貢獻,人們是這樣評價的:“黎曼把數(shù)學前進推進了幾代人的時間”。


    非歐幾何的建立所產(chǎn)生的一個“最重要的影響是迫使數(shù)學家們從根本上改變了對數(shù)學性質(zhì)的理解”。歷史學家通過數(shù)學這面鏡子,不僅看到了數(shù)學的成就與應用,也看到了數(shù)學的發(fā)展如何教育人們?nèi)ミM行抽象的推理、發(fā)揚理性主義的探索精神、激發(fā)人們對理想和美的追求。

 

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