书城童书我的第一本数学探索发现全纪录
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第5章 数学故事总动员(5)

为了圆自己上大学的梦想,已经成人的索菲娅使出了作为姑娘的最为有效的一招。她决定出嫁了,丈夫是一位年轻开明的生物学家。婚后,她与丈夫双双来到彼得堡。可是到了那里,索菲娅还是被大学拒之于门外,因为当时的俄国大学不招收女生。

没过多久,索菲娅当了母亲。幼小的生命、繁重的家务充满了她的生活,淡化了她对数学的酷爱。一天,小孩屋里没有糊墙的纸,她就把数学家奥斯特洛格拉德斯基的书撕下来裱糊。然而这些散页中的各种符号却引起了索菲娅的注意,重燃了索菲娅学习数学的热情。幸好她的丈夫也很支持她,她买了许多数学书日夜攻读,还在彼得堡大学非正式跟班旁听。渐渐地,她深造的愿望更加强烈了!

年仅20岁的索菲娅毅然决定前往柏林,因为那里有一所她所倾慕已久的学府——柏林大学。但是在那个时代,歧视妇女的思想并没有国界,柏林大学居然也拒绝接纳这位外国女生。然而索菲娅并不因此罢休,她找到了在柏林大学任教的著名数学家魏尔斯特拉斯,直接向他提出上大学的请求。这位年近花甲的教授用怀疑的眼光看了看这个外国姑娘,然后向她提出了一个当时相当深奥的椭圆函数问题。索菲娅马上以巧妙的构思、非凡的见解、精辟的结论作出了解答!魏尔斯特拉斯震撼了!索菲娅的超人才华使教授破例答应收她为私人学生。在名师的指点下,索菲娅迅速地成长着。

23岁时,索菲娅连续发表了三篇关于偏微分方程的论文。由于论文的创造性价值,哥廷根大学破例在无须答辩的情况下,授予索菲娅博士学位。

25岁的索菲娅回到故乡,但等待她的却是无限的忧愁。沙皇俄国不允许一个女人走上讲台,研究机构也不许女人进入。就这样,索菲娅令人惋惜地中断了三年研究。而后又因小女儿的出生再次耽搁了两年。就这样,五年后,彼得堡召开科学大会,著名数学家车比雪夫请她为大会提供一篇文章。她从箱底翻出一篇六年前没有发表的关于阿贝尔积分的论文,献给大会。然而这篇放置了六年之久的文章依然引起了大会的轰动。

索菲娅38岁时,法兰西科学院授予她波士顿奖,表彰她对于刚体运动的杰出研究。第二年,瑞典科学院也向她授奖。同年11月,由于这位女数学家的巨大功绩,以及以车比雪夫为首的一批数学家的坚决请求,俄国科学院终于放弃了“女人不能当院士”的旧规。

然而,正当索菲娅可以放手研究时,她在从法国返回斯德哥尔摩的途中病倒。由于医生的误诊,无情的病魔夺去了她光彩的生命,此时她年仅42岁。索菲娅的一生虽然短暂,却为数学史留下了光辉的一页。

身为女性,索菲娅和历史上许多伟大的男性数学家共享盛名,但她却比他们付出了更多的艰辛和努力。她自强不息的精神鼓舞着一批批像她一样在探索科学的道路上跨越重重阻碍向着目标前进的人们。

数学大师——庞加莱

庞加莱,19世纪末20世纪初法国著名数学大师。他在数学、物理学、天体力学等方面均有卓越的研究,他被誉为对数学具有全面了解、能够统观全局的最后一位大师。

庞加莱的童年是不幸的,也未表现出什么超人的天才。在幼儿时,他的运动神经官能就缺乏协调,写字画画都不好看。5岁时,他不幸地患上了白喉病,从此就留下了喉头麻痹症。疾病使他长时期身体虚弱,缺乏自信。他无法和小伙伴们剧烈地游戏,只好另找乐趣,这就是读书。在读书的过程中,他的天资逐渐显露出来。读书增强了他的空间记忆(视觉记忆)和时间记忆能力。他视力不好,上课看不清老师在黑板上写的东西,只好全凭耳朵听,这反倒增强了他的听觉记忆能力。这种“内在的眼睛”大大有益于他后来的工作,他能够在头脑中完成复杂的数学运算,他能够迅速写出一篇论文而无需大改。

15岁时,庞加莱被奇妙的数学深深地吸引了,他曾在没有记一页课堂笔记的情况下赢得了一次数学大奖。19岁时,庞加莱进入综合工科学校深造。两年后,他到国立高等矿业学校学习,打算做一名工程师,但因为对数学的热爱,他一有空闲就钻研数学,并在微分方程一般解的问题上初露锋芒。24岁时,他向法国科学院提交了关于这个课题的“异乎寻常”的论文,并于第二年得到数学博士学位。由于工程师的职业与他的志趣不符合,他想做一名职业数学家。在得到博士学位后不久,他应聘到卡昂大学做数学分析教师。两年后,他成为巴黎大学教授,讲授力学和实验物理学等课程。

从24岁直至他逝世,这段时间是庞加莱创造力的极盛时期。在三十多年科学生涯中,他发表了将近500篇科学论文和30本左右的科学专著,这些论著囊括了数学、物理学、天文学的许多分支,这还没有把他的科学哲学经典名著和科普作品计算在内。由于他的杰出贡献,他赢得了法国政府所能给予的一切荣誉,同时也受到英国、俄国、瑞典、匈牙利等国政府的奖赏。早在33岁那年,他就被选为法国科学院院士,接着又当选为院长。同时,他还被选为法兰西学院院士,这是法国科学家所能得到的最高荣誉。

随着岁月的流逝,庞加莱感觉自己的身体越来越差、精力减退,他预感到自己将不久于世。可是,他不愿放下手头的工作去休息,他头脑孕育的新思想太多了,他不愿让它们和自己一起埋葬,他要在有限的时间里继续从事自己喜爱的数学事业。在索尔维会议之后,他投身于量子论的研究,并撰写论文,发表讲演。同时,他还在思考一个新的数学定理,即把狭义三体问题周期解的存在问题归结为平面的连续变换在某些条件下不动点的存在问题。

临终前三周,庞加莱抱病在法国道德教育联盟成立大会上发表了最后一次公开讲演。他说:“人生就是持续的斗争”,“如果我们偶尔享受到相对的宁静,那正是因为我们先辈顽强斗争的结果。假使我们的精力、我们的警惕松懈片刻,我们就会失去先辈们为我们赢得的斗争成果。”庞加莱的一生就是持续斗争、永远进步的一生。

庞加莱曾被认为是19世纪最后四分之一和本世纪初期的数学界的领袖人物,是对数学和它的应用具有全面了解,他的研究和贡献涉及数学的各个分支,例如函数论、代数拓扑学、阿贝尔函数和代数几何学、数论、代数学、微分方程、数学基础、非欧几何、渐近级数、概率论等,当代数学不少研究课题都溯源于他的工作。

庞加莱的一生充满了坎坷和挫折,尤其是他不幸的童年,但他并未放弃和气馁,终于在数学科学的领域里发光发热,取得了卓越的成就,晚年的庞加莱更是向我们展示了他不屈不挠、顽强的精神。他把他的一生全都献给了他所热爱的事业。

中国数学界的伯乐——熊庆来

人们在赞美千里马时,总会记起识马的伯乐。中国科学界在赞美华罗庚时,也不会忘记他的老师、中国近代数学的先驱——熊庆来。

熊庆来,字迪之,云南弥勒人,18岁进入云南省高等学堂学习,20岁赴比利时学习采矿,以后又留在法国从事数学研究。他于20世纪50年代后期由巴黎回国,在中国科学院数学研究所工作。他主要从事函数论方面的研究工作,定义了一个“无穷级函数”,国际上称为“熊氏无穷数”。

熊庆来热爱教育事业,为培养中国的科学人才,做出了卓越的贡献。他在清华大学当数学系主任时,从学术杂志上发现了华罗庚的名字,了解到华罗庚的自学经历和数学才华以后,毅然打破常规,请只有初中文化程度的19岁的华罗庚到清华大学。在熊庆来的培养下,华罗庚后来成为著名的数学家。我国许多著名科学家,如数学家徐宝禄、段学复、庄圻泰,物理学家严济慈、赵忠尧、钱三强、赵九章,化学家柳大纲等均是他的学生。在七十多岁高龄时,他虽已半身不遂,还抱病指导两个研究生,这就是后来的青年数学家杨乐和张广厚。

熊庆来爱惜和培养人才的高尚品格,深受人们的赞扬和敬佩。有一个故事可以充分说明他爱惜人才,为人才的培养奉献自己的精神。早在1921年,熊庆来在东南大学(南京大学前身)当教授。那时有一个叫刘光的学生很有才华,熊庆来经常指点他读书、研究。后来刘光有了出国深造的机会,可是他却家境贫寒,支付不起出国学习的费用。为了不使这位人才失去深造的机会,熊庆来和一位也教过刘光的教授,共同资助刘光出国留学,并且按时给他寄生活费。有一次,熊庆来甚至卖掉自己身上穿的皮袍子,给刘光寄钱。刘光成为著名的物理学家后,经常满怀深情地提起这段往事,他说:“教授为我卖皮袍子的事,十年之后才听到,当时,我感动得热泪盈眶。这件事对我是刻骨铭心的,永生不能忘怀。他对我们这一代多么关心,付出了多么巨大的热情和挚爱呀!”

熊庆来是我国伟大的数学家、数学教育家。他曾参与创建东南大学和清华大学数学系,并长期担任云南大学校长,致力于复变函数值分布理论的研究,在无穷级整函数与亚纯函数方面有一系列成果,是我国函数论研究的开拓者之一。

“千里马常有而伯乐不常有”。熊庆来既是中国近代数学的先驱,更难得的是,他同时也是善于发现千里马的伯乐,因为他的眼光和爱惜人才的品质才使更多的数学家投入到数学领域中贡献力量,创造财富。

爱国数学家——苏步青

苏步青,近代爱国数学家。

苏步青,生于浙江平阳。29岁毕业于日本东北帝国大学研究生院,获理学博士学位,新中国成立后任浙江大学数学系教授、教务长,复旦大学数学系教授、教务长,54岁时任复旦大学副校长,同年被选聘为中国科学院院士(学部委员)。苏步青著有论文150余篇,论著十多部,其中“K展空间微分几何学”方面的论著获新中国第一次颁发的国家自然科学奖。

出生在一个山村里的苏步青虽然家境清贫,可他父母省吃俭用,拼死拼活也要供他上学。读初中时,这位数学家对数学并不感兴趣,他一学就懂,觉得数学太简单。可是,后来的一堂数学课影响了他的一生。

苏步青上初三时,他就读的浙江省六十中来了一位刚从东京留学归来的数学老师——杨老师。杨老师的第一堂课没有讲数学,而是讲故事。他说:“当今世界,弱肉强食,世界列强依仗船坚炮利,都想蚕食瓜分中国。中华亡国灭种的危险迫在眉睫,振兴科学,发展实业,救亡图存,在此一举。‘天下兴亡,匹夫有责’,在座的每一位同学都有责任。”他旁征博引,讲述了数学在现代科学技术发展中的巨大作用。苏步青清楚地记得这堂课的最后一句话是:“为了救亡图存,必须振兴科学。数学是科学的开路先锋,为了发展科学,必须学好数学。”从此学好数学的信念在苏步青心中树立起来,这一堂数学课使他终身难忘。

听了杨老师的课,苏步青知道,读书,不仅为了摆脱个人困境,而是要拯救中国广大的苦难民众;读书,不仅是为了个人找出路,而是为中华民族求新生。当天晚上,苏步青心潮澎湃,辗转反侧,彻夜难眠。在杨老师的影响下,苏步青对数学产生了浓厚的兴趣,并给自己立下了座右铭“读书不忘救国,救国不忘读书”。确定了方向的苏步青开始了他的数学求索的道路。不管是酷暑隆冬,霜晨雪夜,苏步青只知道读书、思考、解题、演算,4年中演算了上万道数学习题。现在温州一中(即当时省立十中)还珍藏着苏步青一本几何练习簿,用毛笔书写,工工整整。中学毕业时,苏步青门门功课都在90分以上。

17岁时,苏步青赴日留学,并以第一名的成绩考取东京高等工业学校,在那里他如饥似渴地学习着。苏步青较早地进入了数学的研究领域,在完成学业的同时,他写了三十多篇论文,在微分几何方面取得令人瞩目的成果,并获得理学博士学位。获得博士之前,苏步青已在日本帝国大学数学系当讲师,正当日本一个大学准备聘他去任副教授时,苏步青却拒绝了这份会给自己带来优厚待遇的工作,决定回到抚育他成长的祖国任教。

回到浙大任教授的苏步青,生活十分艰苦。面对困境,苏步青的回答是“吃苦算得了什么,我甘心情愿,因为我选择了一条正确的道路,这是一条爱国的光明之路啊!”

正如法国科学家巴斯德所说,“科学虽没有国界,但是学者却有他自己的国家”。苏步青把自己的一生都献给了祖国。

“虚荣的人注视着自己的名字,光荣的人注视着祖国的事业。”苏步青拥有一颗炽热的爱国心,他为了强国而刻苦钻研数学,为了报效祖国而放弃优厚的待遇,他是一个真正伟大的科学家。

数学天才——冯·诺依曼

约翰·冯·诺依曼,美籍匈牙利人,杰出的数学家。

冯·诺依曼生于匈牙利的布达佩斯,父亲是一个银行家,很重视对他的培养。冯·诺依曼从小聪颖过人,兴趣广泛,读书过目不忘,表现出极高的天赋。他一生掌握了七种语言,据说他6岁时就能用古希腊语同父亲闲谈。他最擅长德语,能在用德语思考的同时,把所想翻译成英语。对于读过的书籍和论文,他能很快一句不差地将内容复述出来,而且若干年之后,仍然可以清楚地回忆。他在语言和记忆力方面的天赋,不得不让我们承认他是个神童。

冯·诺依曼在中学读书期间,因其出色的表现而深受老师的器重。他在费克特老师的特别指导下合作发表了第一篇数学论文,此时冯·诺依曼还不到18岁。

冯·诺依曼在数学的诸多领域里都进行了开创性工作,并做出了重大贡献。在第二次世界大战前,他主要从事算子理论、集合论等方面的研究。在大学的最后一年,他发表了关于集合论中超限序数的论文,显示了冯·诺依曼处理集合论问题所特有的方式和风格。

三年后,冯·诺依曼以优异的成绩获得了布达佩斯大学数学博士学位,此时冯·诺依曼年仅22岁。不久,他转到普林斯顿大学的高级研究所,成为那里最初六位教授之一,并在那里工作了一生。

23岁的冯·诺依曼解决了希尔伯特第五问题,即证明了局部欧几里得紧群是李群。之后,他又把紧群理论与波尔的殆周期函数理论统一起来。他对其子代数进行了开创性工作,并奠定了它的理论基础,从而建立了算子代数这门新的数学分支。这个分支在当代的有关数学文献中均称为冯·诺依曼代数,这是有限维空间中矩阵代数的自然推广。冯·诺依曼还创立了博弈论这一现代数学的又一重要分支。冯·诺依曼在格论、连续几何、理论物理、动力学、连续介质力学、气象计算、原子能和经济学等领域里都做过重要的工作。