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黎曼--英年早逝的數(shù)學(xué)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(xué)讀書,成為高斯晚年的一名高才生。哥廷根大學(xué)在后來的100多年里一直是世界數(shù)學(xué)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(xué)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(jì)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(xué)家希爾伯特曾指出:“19世紀(jì)最有啟發(fā)性、最重要的數(shù)學(xué)成就是非歐幾何的發(fā)現(xiàn)。”1826年俄國數(shù)學(xué)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!睆亩鴺(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(xué)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(xué)稱為非歐幾何學(xué)。
   

    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(xué)的思想,各自獨立地創(chuàng)立了非歐幾何學(xué)。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(xué)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(xué)。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(xué)中的哥白尼”。


    1854年黎曼提出了一種新的幾何學(xué)。在這種幾何學(xué)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(xué)--黎曼非歐幾何學(xué)。他的工作遠遠超過前人,他的著作對19世紀(jì)下半葉和20世紀(jì)的數(shù)學(xué)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(xué)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(xué)工具,長期未能取得根本性的突破,當(dāng)他的同學(xué)、好友,德國數(shù)學(xué)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(xué)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(xué)家越來越不得不服從于純數(shù)學(xué)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(xué)之中!崩杪臄(shù)學(xué)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(xué)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(xué)家們從根本上改變了對數(shù)學(xué)性質(zhì)的理解”。歷史學(xué)家通過數(shù)學(xué)這面鏡子,不僅看到了數(shù)學(xué)的成就與應(yīng)用,也看到了數(shù)學(xué)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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