柏林大学的数学家

1855年2月,伟大的数学家Gauss离世了,他在哥廷根大学的位置空了下来。为了填补这一空缺,大学招来了Dirichlet。当时Dirichlet在柏林大学任职,这样他在柏林大学的位置就空出来了。Dirichlet推荐了Kummer接替他的位置。

Kummer是Breslau大学的教授,他一走,他的位置又空下了。Kummer知道,Weierstrass是该位置的热门人选。他不想让Weierstrass得到这个位置。为什么呀?他们有仇吗?没有,Kummer有点私心,想让Weierstrass去柏林,这样他们好共事。于是Kummer推荐了自己以前的一个学生Joachimsthal。

Kummer曾经在Liegnitz的一所高中教过十年书,学生中有两位数学才华出众,其中一位就是Joachimsthal,另一位是Kronecker。Liegnitz那时是德国的城市,现在归属波兰,改名为Legnica 了。

Kummer的全名是Ernst Eduardo Kummer,生于1810 年1月29日,1893年5月14日在柏林去世。

Kummer的爸爸是位医生,在Kummer只有三岁的时候就过世了。当时拿破仑的法国军队入侵德国,带来了可怕的伤寒传染病,他爸在治病过程中劳累过度,不幸染病身亡。他家生活的重担就落在他妈一人的肩上了,生活的清苦是可想而知的。1828年他18岁的时候进了Halle大学学习神学。

人的一生有不少偶然,Kummer的偶然是碰到了一位叫Heinrich Ferdinand Scherk(1798–1885)的数学教授,引起了他对数学的热爱,在他大学三年级的时候解决了一个数学难题并获得博士学位。当时大学没有合适的位置,他就在1832年进了Liegnitz一所中学任教,一教十年。

1836年Kummer在Crelle的杂志(那个发表Abel论文的杂志) 上发表了一篇关于超几何序列的论文,并给数学家Jacobi 寄了一份拷贝。这样他就和Jacobi 以及后来和Dirichlet建立了联系。1839年,在Jacobi和Dirichlet的推荐下,Kummer当选了柏林科学院院士。这下Jacobi意识到,必须给Kummer找一个大学的位置了。1842年,Kummer在Jacobi的推荐下得到了Breslau大学数学系教授的位置。

还记得前面提到的Fermat猜想吗?由于该难题的久攻未克,法国科学院提供了一个金质奖章和3000法郎的奖金,奖励解决此难题的人。

1847年3月1日,Gabriel Lame 在巴黎科学院做了一个演讲。几年前他证明了Fermat猜想在n=7时的正确性。此时他站在讲台上,宣称他已经在攻克难题的边缘。是的,眼下的证明并未最后定稿,但几周之后就会有完整的证明。

台下的听众惊呆了,Lame 刚下讲台,著名的数学家Cauchy就站起来说,他要借此机会说几句话,他同Lame一样,几周之内也要给出完整的证明。

这样一来,听众沸腾起来了,奖牌和奖金将会花落谁家?

Cauchy 和 Lame 都知道时间紧迫,必须争分夺秒。在大家的殷切期盼中,他们在四月都给出了各自的证明。证明都不太严谨,有点含混不清。大家都在揣测,谁将最先给出严谨的证明呢?

5月24日的一项声明,终于平息了大家的好奇之心。给出声明的既不是Cauchy也不是Lame,而是数学家Joseph Liouville。Liouville宣读了德国数学家 Ernst Kummer的一封来信,信中说:他研究过了Cauchy 和Lame 已经透露的论文细节,知道他们都陷进逻辑上的死结,就是他们都依赖关于数的因子分解的唯一性。因子分解的唯一性对通常的整数是对的,但对Cauchy 和 Lame 所需要的数是不对的,因为他们所涉及的数包含了虚数。Kummer 给出了具体的例子,表明因子分解并非唯一。同时他又进一步指出,对有些素数 n,可以证明所需要的因子分解唯一性是成立的,因而对这类素数 n 相对应的 Fermat 猜想是成立的。对于那些使得因子分解不唯一的素数,他称之为非正则素数,就需要另寻它径证明Fermat猜想。比如他能证明,在小于100的素数中,只有37,59和67是非正则素数,因此在 n 不超过100时,如果 n 是异于37,59 或 67时,所对应的Fermat猜想是成立的。这样虽然他并未完全证明Fermat猜想,却把对该问题的研究推进了一大步。

Kummer的信件对Lame打击很大,他感觉闹了一个笑话。在给Dirichlet的信中他写道:“要是你在巴黎,或者我在柏林,这一切就不会发生了。”

Dirichlet是因严谨而出名的,只要和他探讨过这个证明,他一定能发现漏洞。原来早在1843年,Kummer就有了类似的想法,以为自己证明了Fermat猜想,他告诉了Dirichlet自己的证明,就是后者发现了问题,让他继续不断地得以改进。

1857年,Cauchy总结该奖的进展情况,指出虽然获奖期限一再延期,法国科学院总共收到11篇相关论文,却没有一个真正证明了猜想,因此该奖委员会决定,将该奖授予做出重要贡献的Kummer先生。

Kummer并未参与该奖的竞争,却意外获得奖章和奖金,真的是有心栽花花不开,无心插柳柳成荫。

接下来说说Weierstrass,他的全名是Karl Theodor Wilhelm Weierstrass,生于1815年10月31日,1897年2月19日在柏林去世。 

Weierstrass兄妹四人,他是老大。在他8岁的时候,他爸成了税务官,因而必须经常变换工作地点,他也不得不经常更换学校。1827年他妈去世了,一年之后他爸再婚,1829年他爸升了职,成了Paderborn 税务局的助手,这样Weierstrass 就进了当地的一家教会中学。为了补贴家用,他找了份帮人记账的课外工作,同时他的学业也很优秀,获得不少奖励。他的数学成绩更加突出,水平远远高于中学的水平。他爸很开心,为他设计好了光明的未来。1834年中学毕业,他被送进了Bonn大学,学习法律,财经和经济。这些东西学好了,他就能前程似锦,一片光明。

这些并非他所爱,由于没了大人的约束,他学会了击剑和喝酒,而对他爸指定的专业没有兴趣。他身材高大,身手敏捷,据说击剑没有对手。四年后他两手空空回到家里,没有带回任何学位。爸爸的失望可想而知,曾经的未来之星,就这样平淡无光,爸爸极度伤心,曾经一度对他不理不睬,视若无物。

在一位亲戚的调和下,他爸同意再给他一次机会,让他进了一所职业学校,将来可成为中学老师。

1839年5月22日,Weierstrass 成了Theological and Philosophical Academy of Münster 的一名新生。学校有位数学老师,名叫 Christoph Gudermann,Weierstrass跟他学习数学,学会了用无穷级数研究椭球函数。

1842年Weierstrass 取得了教师资格证,开始了他的教师生涯。他先后在几所不同的中学任教。作为中学老师,他不仅要教数学 ,还要教物理,历史,地理,德语甚至体操等课程。晚年他回顾这段日子,说那真是枯燥乏味的一段时光。他在中学呆的时间,比Kummer还长几年。

1854年39岁的时候,他在Crelle 的杂志上发表了一篇关于Abel函数的论文,引起了轰动,一向默默无闻的Weierstrass一时间得到了大家的认可。仅仅因为这篇论文,Königsberg 在同一年给他颁发了荣誉博士学位。他也终于在1856年10月被聘为柏林大学的数学教授,和Kummer真的成了同事。

Weierstrass发表的文章不多,他的很多结果都是在课堂上宣布的,不少都是由他的学生整理课堂笔记后得以发表。他是一位优秀的老师,培养出了不少著名的数学家。由于他对数学分析的杰出贡献,被称为现代分析之父。

Kronecker 是Kummer另一位数学才华出众的中学生。

Leopold Kronecker,1823年12月7日出生于Liegnitz,1891年12月29日于柏林去世。

1841年Kronecker 进了柏林大学读书。他兴趣广泛,对数学,天文和哲学都有涉猎。1843年夏天在波恩大学学习天文,1843–1844年又到Breslau大学学习数学,因为他的中学老师Kummer已是那里的教授。然后回到柏林大学,1845年在Dirichlet的指导下完成博士论文,研究代数数论。

Kronecker是富家子弟,从小家里就不缺钱。博士毕业后,一位富有的舅舅去世了,他去帮忙料理舅舅庄园的财务,并在1848年和他的表妹喜结良缘。当他不用再呆在自己的庄园亲力亲为时,于1855年回到了阔别十年的柏林。他非常富有,不需要任何职位,可以专心致志做他喜爱的数学研究。接下来的几年他发表了不少文章,并于1861年成了柏林科学院的院士。

柏林科学院的院士有一项特权,虽非职员,也可以在柏林大学教课。在Kummer的劝说下,他就在柏林大学正式授课了。

这时的柏林大学有了Kummer, Weierstrass和 Kronecker等数学大师,吸引了不少优秀的学生,成了当时的数学研究中心,他们三人也成了要好的朋友,这种友谊持续了二十多年。1883年Kummer退休,Kronecker 接替了他的位置,终于有了柏林大学的正式职位。

Kronecker是个代数学家,在代数数论和Galois 理论上都有原创性研究,对离散结构独有情钟,他的名言是:上帝创造了整数,其它都是人为。他认为数学应该仅局限在整数以及有限次数的运算。因此对无理数超越数非常抵触,觉得那是根本不存在的东西。一开始他只是私底下表达自己的观点,从1870年开始,就慢慢的将其观点公开化了。

偏偏他的好友Weierstrass是个伟大的分析学家,就是他提出用有理数序列去无穷逼近无理数,分析中的Bolzano-Weierstrass定理更以其存在性而非构造性证明闻名于世。这样他们对数学观点不同就公开化了。

Weierstrass身材魁梧,Kronecker身材矮小,在他们的争执中往往是后者处于攻势,前者处于守势,给人的印象就像一只小狗总爱对庞然大物圣伯纳犬发动攻击。到了1888年,Weierstrass有点受不了了,一度生出离开柏林去瑞士的念头。他对朋友说,自己和Kronecker的友谊算是结束了。奇怪的倒是Kronecker还称Weierstrass是他的好朋友。

后来Weierstrass担心,一旦自己离开柏林,他的后继人选就由Kronecker说了算,会对柏林的数学界产生深远影响,最终决定留下来。

Kronecker对Weierstrass的伤害不是最严重的。有位叫Cantor(1845–1918)的柏林大学的学生,被他训斥为骗子和堕落的年轻人,忍受的痛苦更加持久和巨大,我们已在数学家的故事中提到。


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卢小云
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