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平民的科学生涯-黎曼小传 精选

已有 43677 次阅读 2021-3-16 09:30 |系统分类:人物纪事

       十九世纪中叶,伴随着德意志的崛起,彼时尚未统一的德国出现了一批有世界影响的优秀科学家。如果说十九世纪上半叶德国最伟大的数学家是高斯,那么Bernhard Riemann(以下称为黎曼,1826.9.17-1866.7.20)就是十九世纪中叶德国最伟大的数学家。而且学术界普遍认为,黎曼是可以与牛顿、高斯比肩的数学家,也是对二十世纪数学发展影响最大的数学家。 尽管通常被认为是一位大数学家,黎曼在物理学方面也做出了很大的贡献。黎曼生前仅公开发表了9篇论文,其中有4篇是关于物理学的,内容涉及流体力学和静电学等方面。在一篇未发表的手稿中,黎曼早于麦克斯韦发现了电磁场方程!

       高斯被称为数学王子,是历史上鼎鼎有名的数学天才。成年之后,长期在哥廷根大学任教,直至去世。黎曼实际上也很早就表现出了数学天赋,但黎曼的运气却远远不及高斯。与高斯一样,黎曼也出生于一个普通家庭,父亲是神职人员。在10岁之前,黎曼所接受的教育完全来自他的父亲。正式上学之后,黎曼很快就表现出数学的天赋,以致他的数学老师把自己珍藏的数学专著借给黎曼阅读。与之相比,高斯在表现出他的数学天赋之后,当地的统治者Carl Wilhelm Ferdinand慷慨地给予高斯经济资助,让高斯能够心无旁骛地接受教育、潜心研究。

       完成了基础教育之后,黎曼于1846年复活节进入了哥廷根大学。为了减轻父亲的经济负担,黎曼开始选择的是神学专业;但对数学的兴趣最终压倒了对经济的渴望。在父亲的支持下,黎曼转到了数学专业,并聆听过高斯本人讲授的课程。但彼时哥廷根大学的数学课程已经远远不能满足黎曼的期望,黎曼于1847年复活节转到柏林大学学习了2年,在那里又接触到一批杰出的数学家,其中包括给予黎曼极大帮助的P. G. L. Dirichlet1849年,黎曼回到哥廷根大学,并在高斯的指导下于185111月完成了博士论文。黎曼的博士论文是复变函数论的奠基性工作之一,高斯本人给予了很高的评价,认为远远超过了博士论文的水平。获得博士学位之后,黎曼急切地期望自己能够获得一个有收入的教职,以缓解家庭的经济压力,但他的愿望落空了。哥廷根大学天文观测台有一个空缺,黎曼原本打算申请这个位置,但据说被高斯阻止了,因为据说高斯认为这个位置会影响黎曼在数学方面的成就。为了获得哥廷根大学的职位,在接下来的2年里,黎曼花费了大量心血准备了他的教授资格演讲。其中一个题目是关于函数的三角函数表示理论,另一个题目则是高斯选定的,事关高斯本人的关注点:关于几何学的假定。这两篇教授资格演讲都成为数学领域的重要文献:前者奠定了黎曼积分的基础,后者则奠定了黎曼几何的基础。黎曼的这些研究工作,不是开辟了新的研究方向,就是奠定了某个方向的研究基础。这时的黎曼不满29周岁,但还没有拿到一个固定的教职!

1855223日,伟大的高斯去世,接替高斯的是来自柏林大学的Dirichlet。在多方努力下,黎曼得到了编外教授的职位。作为编外教授,尽管每年只有微薄的收入,但依然大大缓解了黎曼的经济上的和精神上的压力。但在同一年,黎曼失去了父亲和一个妹妹,这给他相当大的打击,这一点只要从他的父亲多年来对黎曼的支持就可以体会。

1856年夏季,黎曼被任命为哥廷根科学协会数学分会的顾问,他的研究工作也在该协会极具声誉的刊物上发表。185711月,黎曼获得一次晋升,收入有所增加,但依然属于编外教授。但黎曼很快再次遭受打击:他的弟弟去世了。紧接着在来年的3月,黎曼又失去了一个妹妹。黎曼担负起幸存下来的两个妹妹的生活。

1859年,黎曼的挚友和老师Dirichlet去世。这一次哥廷根大学没有再从外面招聘数学教授,而是将这个位置授予黎曼。在同一年,黎曼被推选为柏林科学院通讯院士。按照惯例,黎曼向柏林科学院提交了一篇演讲稿:关于小于给定值的素数个数。在这篇文章中,黎曼不仅开辟了解析数论这一方向,而且提出了影响未来数学发展走向的黎曼猜想。

       常年的经济压力以及辛勤工作给黎曼的身体健康带来了极大的伤害。黎曼有肺病,并最终于1866年死于肺部疾病,年仅40岁。十九世纪中叶,一个平民子弟,即使是才华横溢,从事基础科学研究的道路之艰辛,从黎曼的人生道路就可见一斑。作为一个对比,可以看看黎曼的学弟和挚友R. Dedekind的历程。Dedekind比黎曼小5岁,出生于一个富有的大家族。拥有比黎曼优越得多的家庭背景,Dedekind在社交方面的能力远超黎曼。Dedekind在高斯的指导下完成了博士论文,高斯对其论文的评价是一般,但Dedekind的求职之路比黎曼顺利多了。当瑞士苏黎世的一所大学招聘一位数学教授时,黎曼和Dedekind都提交了求职申请。大学派出官员来到哥廷根现场考察黎曼和Dedekind的授课水平,结果是善于表达的Dedekind得到了教授的位置。一生顺风顺水的Dedekind1916年去世,享年85岁,寿命比学长黎曼多45年。至于黎曼的博士指导老师高斯,由于早年就有贵人相助,实际上也是一生衣食无忧,享年78岁。

        选择基础科学研究作为职业道路,对一个家境贫寒的子弟而言,要面临在许多挑战,在十九世纪很困难,即便是到了二十一世纪也依然不容易

【该文在新浪博客上张贴,题目和内容有修改】



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