登陆注册
9413700000033

第33章 伦哈特·欧拉

人类历史上,数学有三大著名人物,号称“历史上三大数学家”。

他们都可以用伟大来称呼。一是阿基米德,二是牛顿,第三位是高斯。

有人问,第四名是谁呢?他就是大数学家伦哈特·欧拉。

历史上有很多学者,比如说亚里士多德,我们称他是百科全书式的学者。比如说俄国的罗蒙诺索夫,我们也称他是百科全书式的学者。至于近代英国的罗素,更被人称为“大百科全书式的智者”。

欧拉不是大百科全书式的学者,但他拥有一个辉煌的名字,显示了他的专长是天才的和伟大的。

欧拉被称为“百科全书般的数学家”。

欧拉开创了数学史上的欧拉时代。他在当时所拥有的三、四十门数学分支里都有成果,而且都是里程碑式的突破和奠基。

欧拉是神童。如果世界上没有天才的话,最后一个被推翻的“天才”只能是他。也就是说,你必须承认他是,即使你不承认别人。

数学家们评价欧拉:“欧拉计算毫不费力,就像呼吸、吃饭、睡觉那样自然,对于他来说,数学计算就像鹰在风中保持平衡一样那么出于本能。”

数学是欧拉的本能。

他有一次只在家里人两次喊他吃饭的时间里就写出了一篇数学论文,就如同三国演义里的关羽“温酒斩华雄”一样,真是令人感到惊讶,同时被他的神奇所折服。

他常常在和孩子们的游戏中,在和人的闲谈中完成高深的数学论文。

他双目失明以后,整个世界所有角落的数学公式全都在他的脑子里,他的头脑比别人的笔和计算工具都要准确和快捷许多倍。

他那时年事已高,但能脱口而出自然数前100个质数的6次方是多少。他的心算也是神奇的,不仅仅是加减乘除,还有平方开方,一直到对数三角函数,就连高等数学中的微积分和收敛级数等等,无所不能。

有一次,欧拉的两名学生计算复杂的收敛级数,他们把前17项求和。结果两人算到第50位数字时相差一位,于是请教欧拉。双目失明的欧拉为了确定结果,用心算计算了整个过程,结果把错误找出来了。

欧拉是1707年4月15日出生的。他的出生地就是伯努利家族所在地,瑞士的第二大城市巴塞尔。

欧拉的父亲保罗·欧拉是一位基督教的教长,精通数学。他本来希望欧拉能够接任他的职位,学习神学,也做一名牧师。后来发现聪明的欧拉对数学十分感兴趣,而且具有数学天赋,于是便传授欧拉数学知识。

这样,父亲成为欧拉的第一位教师。欧拉进入数学启蒙的殿堂。

有一个故事至今还在流传。小时候,欧拉刚七岁那年,父亲让欧拉学习神学,进了巴塞尔的神学学校。一天,老师讲到:“天上的星星是上帝亲手一颗一颗地安上去的。”欧拉问老师,“天上这么多星星,到底有多少颗呢?”老师回答说不知道。欧拉问:“既然是上帝造的,上帝为什么也不知道星星的数目呢?”

从此,欧拉把注意力转向自然科学与数学。

1719年,父亲为了试探一下孩子究竟有多大的数学才能,给他出了一道题。当时,家里要重新修砌羊圈。老欧拉说:“孩子,家里用的修砌羊圈材料总共只有一定的长度,要用这些材料修成一个占地面积最大的羊圈,而且修成方形的,应该怎么办呢?”

欧拉当时年仅12岁,很快告诉父亲答案,是正方形羊圈面积最大。的确,在长度一定并且必须是方形的情况下,正方形的面积最大。

巴塞尔大学的一位数学教授得知了这个消息。这位教授就是赫赫有名的伯努利家族成员,第二代数学家约翰·伯努利。他是提出物理学上著名的伯努利方程的丹尼尔·伯努利之父。

约翰来到欧拉家里,双方互相介绍认识之后,约翰讲明来意,巴塞尔大学要破格招收欧拉。欧拉的父亲很是犹豫,他对约翰说:“尊敬的教授,感谢您的好意,可是我希望儿子成为一名神学家。”约翰说:“尊敬的教长,您的选择应该慎重,要考虑孩子的天赋和才华,您知道,这是很惊人的。”

终于,老欧拉同意儿子修习数学了。1720年,刚13岁的欧拉通过考试和测验,进入了著名的高等学府--巴塞尔大学。

欧拉年龄很小,但是在学校里的成绩突飞猛进,名列前茅。他博闻强记,思维能力极强。

约翰·伯努利教授拿出单独的时间来教他数学。欧拉结识了尼古拉·伯努利和丹尼尔·伯努利,他们成为很好的朋友,也正是在良师益友的影响下,欧拉顺利地从事着数学工作。

大学毕业,欧拉取得了硕士学位,成为巴塞尔大学最著名的硕士,因为他是有史以来取得硕士学位最年轻的人。

1726年,欧拉发表关于船桅的最佳位置的论文,荣获巴黎科学院的奖金。

伯努利家族后来去了俄国彼得堡科学院工作,欧拉也被邀请。欧拉在俄国成家立业。

1735年,28岁的欧拉由于勤奋工作,长期伏案,结果右眼失明了。因为他长期看书并观测太阳,导致视力极度退化。

1733~1741年,欧拉在彼得堡生活,他有很多事情要做。他担任了彼得堡科学院的数学领导人,要承担运河改造的方案,还要审核很多设计,还要制定度量标准,以及为气象观测、建筑部门做技术指导和测试。

就这样,在各种琐事中完成了一部又一部伟大的著作。欧拉是一位创作多产的数学家,他的很多研究成果至今人们还没有完全利用,大多具有很高的科学价值。他的著作堆在屋子里,几乎成了书山、纸山。

著名的“七桥问题”,凝聚着欧拉的研究心血。

哥尼斯堡,位于现在的加里宁格勒。在哥尼斯堡,有一条河名叫勒格尔河。

勒格尔河上修有七座桥,并且有两条支流,一为新河,一为旧河。三河在城中心汇合,在合流处是哥尼斯堡的商业中心哥尼斯岛。

问题是:一个人能否一次走遍所有的七座桥;每座桥只准通过一次,无论来回,最后仍然回到出发点呢?

欧拉把所有可能的走法全都列举出来,他先计算了一下,发现共有5040种走法。那么要是全都画出来,看一看有没有可能满足以上问题,太笨了。而且数目更多的河与桥怎么办?

显然,一一去数,不是办法。

于是欧拉把地图抽象为几何问题,他想到把岛和陆地看成四个点,把桥看成七条线。点与线的关系成为研究的焦点。

就像下面的图形:其实,画成什么样都行,不管是直线还是曲线,只要连接关系不变就可以。第二个图就是著名的“欧拉金蝉”。它像不像抽象了的带翼的蝉?

如此一来,问题就改变成;以上图形能不能从A、B、C、D四点中任意一点出发,绕过所有的线路,不重复,而最终回到这一点?

1736年,欧拉研究了这个问题后写出来他的成果:“几何学中,除了早在古代就已经仔细研究过一种几何,就是不关心量和量的测量,而关心的是位置。我们应该考虑一下仅仅研究各个部分相互位置的规则,不研究尺寸大小。这可以称为位量几何学。”

欧拉指出,如果从一点出发,引出来的线是奇数条,就称这个点叫奇点。比如图中的A点就是奇点。其实,上图A、B、C、D四点都是奇点。

如果从一点出发,引出来的线条是偶数条,我们就把这个点叫做偶点。如三角形的三个顶点,正方形的顶点。当然,如果把正方形的两条对角线也画出,就是奇点了。

点和线不管长度和形状,相连而成网络。

问题又可以进一步变成:网络怎样才能一笔画出。

欧拉通过研究,得出来结论:

若能一笔画出一个网络,必须察看网络中奇点偶点的个数。如果网络奇点的个数是2或者是0,那么就可以,如果是其他情况,那么都画不出来。

考察一下七桥网络,它的四个点全是奇点,也就是说,网格中的奇点个数是4,所以要想满足七桥问题,是没有这样的路线存在的。

欧拉的研究超出了传统欧氏几何的范围,奠定了“网络论”几何的基础,开辟了“拓扑学”之先河。

在欧拉的著作中,不同的数学领域都有他的定理,尤其是数学分析。人们惊讶地称他为“数学分析的化身”。

在复变函数中有欧拉函数;

在数论中有欧拉定理;

在变分名题中有欧拉方程;

在刚体力学中有欧拉角;

在拓扑学中有欧拉数;

在初等几何中有欧拉线;

在归纳法中有欧拉提出的2n表示的名题……

欧拉不愧是数学的丰碑。

他一生勤奋,又有天才的能力,所以取得最辉煌的成就。如果一个人是天才,但不做出努力,最终如“伤仲永”;如果一个人勤奋,那就依才能而定。只有勤奋加天才,才能成为丰碑式的顶点人物。

欧拉主要在俄国、瑞士、德国之间奔走。他28岁右眼失明,1727~1741年在俄国担任学术领导人,但是俄国政府十分腐败,更不重视各种基础研究。于是1741年,欧拉接受了德国普鲁士国王腓特烈大帝的邀请,来到柏林科学院。

在柏林,他担任科学院物理数学研究所的所长,还为皇宫子弟讲课。

在俄国,他曾经运算过彗星轨道,只用了三天他就完成了一般数学家三个月的计算量。

在德国工作时,欧拉提出了“三十六名军官问题”。

传说是这样的:

腓特烈要求,从每支部队中选派出6个不同级别的军官各一名,共36名。这6个不同级别是c上校、中校、少校、上尉、中尉、少尉。

他要求这36名军官排成六行六列的方阵,使每一行每一列都要有各部队、各级别的代表。军官们没有完成任务,没能设计出这样的方案。

欧拉花费数年时间研究这个问题,得出结论,这是排不出来的,他还进一步研究了一般性的情况,并提出一个猜想,认为22阶、10阶等形如4m+2阶数的方阵是不存在的。

后来,几位数学家推翻了这个猜想。但是人们命名为“欧拉方阵”的方阵研究,对数理统计起了重大作用。

欧拉与普鲁士国王腓特烈的相处不好。正在这时,俄皇叶卡杰琳娜二世盛情邀请。

1762年,欧拉返回彼得堡。在他59岁时,他的双眼全部失明了。这对一般人来说打击是沉重的。然而欧拉在黑暗中整整17年依然工作和研究。

他性格乐观,开朗热情。他一生发表的成熟著作有860多篇论文,其中400多篇是双目失明后研究得出的。

然而不幸接连而至,64岁的欧拉遇上了大火灾。住宅着了火,他差点葬身火海之中。仆人把他救出来,然而异常不幸的是:他的著作几乎丧失殆尽!

我们所有的读者看到这里心都会一沉,因为欧拉的成果和藏书是他一生的心血,不仅仅是他个人的生命凝聚;而且如果这些著作丧失,将会有多少伟大的发明和发现不知要经过几百年要由几百个人才能重新做出来!

然而,天才在这时充分展示出来:

坚强的欧拉毫不灰心,这位年近古稀的老人开始口述,由他的大儿子A·欧拉记录,把自己损失的著作一卷一卷地口述出来,他的脑子宛然一部百科全书!他不仅将自己失去的著作全回忆出来,而且借回忆口述的机会全都订正心算加以完善,更加完美!

欧拉与拉格朗日,都被称为是当时伟大的数学家。欧拉的品质和业绩真正令人感动和无限钦佩。

1783年9月18日,法国的蒙特哥尔要举行第二次乘坐气球升空试验。欧拉的计算气球上升定律成功了,为了庆祝,他请朋友们到家中聚餐。

饭后,欧拉计算刚发现的天王星的轨道公式,与大家谈笑,还给孙女讲故事,这时他的烟斗掉在了地上,老人安详地永远熟睡了。

1707-1783年,欧拉时代。

让我们记住他多舛命运中的顽强意志吧,他是一个战胜了命运的人:“如果命运是块顽石,我就化作大铁锤,将它砸得粉碎!”

同类推荐
  • 李时珍与《本草纲目》

    李时珍与《本草纲目》

    本书从李时珍的家学渊源,行医经验到著修本草纲目说起,对李时珍的医学成就和本草纲目的医学资料珍贵价值都进行了介绍。
  • 徐志摩传

    徐志摩传

    没有人走的路,我偏要去走走;走的人多了,我又想换路走。我也说不清这是好习惯还是怪脾气。二十年前研究徐志摩虽已不属禁区,但仍受着世俗偏见的白眼。那时研究徐志摩的这条路上还冷冷清清。或许正因为冷清,我就毛手毛脚闯了进去,也顾不得谁皱眉,谁拍手,谁白眼,谁欢呼了。尽管路上有杂草、有荆棘,我还是一步步往深处走,想寻找点风光,想采撷几茎有色有香的花卉。后来这条路上越来越热闹了,摩肩接踵,五光十色,我的兴致却反而淡了,想换一条冷清的路走走看。有三分冒险,就有七分诱惑,才可能达到十分境界。
  • 明月为君侣:蒋光慈的情感历程

    明月为君侣:蒋光慈的情感历程

    本书主要叙述了蒋光慈与不同成长背景、性格特色迥异的三位女性的感情纠葛。蒋光慈一生以宽厚仁爱的胸怀成全包容女性,然而最终还是因革命的爱情而染疾于女性,最后在事业、情感、生活的多重窘迫中,贫病交加,凄惨早逝。
  • 张岱评传

    张岱评传

    张岱是明清之际学术-文化史上一位在文学、史学和艺术理论等诸多领域都取得卓越成就的杰出人物。本书从大量原始资料入手,对张岱充满神奇色彩的生平做了全面的考述。
  • 原来曾国藩

    原来曾国藩

    在今天这样一个飞速前进的时代里更是如此,更多的人希望能了解我们的过去,借以关注我们的未来。“历史大讲堂”系列的宗旨便在于此——将过去以简约的方式呈现给读者,将历史纳入读者的理性思考和人文观照之中。由此,历史便不再仅仅意味着过去,它更将使我们注意到将来。他被誉为“中兴第一名臣”,曾首开“私家军队”之先例;他亦是历史上少有的大誉大毁之人——肯定之言,谓之成就“震古铄今”;否定之言,则谓其愚诚而不顾“民族之义”。
热门推荐
  • 异鼎

    异鼎

    沈东得到那个奇异的宝鼎后,气血丸、草木精津、石钟乳等等神奇的东西就都成了唾手可得之物,家人的健康以及发家致富就成了小儿科,偶尔看谁不顺眼时还可以摸摸对方、炼化对方的气血给自己出气,他觉得自己可以也必需保持低调和淡定。但当宝鼎的第二层空间打开,当气血丸变成培元丹、草木精津变成草木精髓、石钟乳变成石笋髓,沈东澎湃了,一个不天才的修士兼怪才丹师诞生了,他满腔热情的期待着宝鼎第三层甚至更高层空间的打开。。。
  • 奸妃养成攻略

    奸妃养成攻略

    身怀六甲的淑妃楚云萝出身名门,温柔端庄,却在自己的寿筵上莫名毒发身亡,死时甚至不知道凶手是谁。再睁眼,发现自己竟重生为一户贫寒庄户人家的冲喜小媳妇。在一众豺狼虎豹的欺凌践踏下,她的心肠渐渐变得刚硬如铁。换了身份,再入宫门,她在心中冷笑:害过我的贱人们,你们的遗书可都准备好了?
  • 金轮王佛顶要略念诵法

    金轮王佛顶要略念诵法

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 谢小玲的奇思妙想

    谢小玲的奇思妙想

    在白云深处,有一个魔法国。谢小玲和徐樰觉得学魔法太累,冒着生命危险,逃出了魔法国!
  • 报纸发行营销导论

    报纸发行营销导论

    可以说,中国报社还从来没有像今天这样面临着“生死抉择”的挑战,也从来没有像今天这样重视发行问题。在这样的情况下,又出现了一个顺口溜:“一流人才做发行,二流人才做广告,三流人才做记者”。原《南方体育》总经理张曙光对此评价指出:“这句话当然很容易引起争议。我们的目的是想在报社内部建立起重视经营的意识,包括培养经营人员自我尊重意识,强调广告和发行的重要性。当然,即便发行和广告再重要,这个观点要被多数人认同几乎是不可能的。一些党报内,编辑部门的地位仍然高于经营部门,但在一些市场化程度较高的报刊,发行、广告受到前所未有的重视,发行、广告甚至比内容还重要,经营部门的地位跟采编部门并列,甚至比采编部门更高。
  • 江月若虚

    江月若虚

    源自《春江花月夜》一生只作一诗,一诗流唱千年。犹笑他人太痴,不知江月若何。自张若虚随江月下山的时候起,心里便只有她一人。历经两世,穿越百年,爱你的心不变。
  • 古剑奇谭:恋恋千年

    古剑奇谭:恋恋千年

    晴雪寻找屠苏900百年,在满900年的时候收集了百里屠苏的魂魄,但晴雪却……屠苏的魂魄因无人重铸,被迫留在极寒之地,又神秘人所救,在千年后苏醒,但不记得晴雪了,晴雪意外重生,而陵越等人也重生,看他们如何在创奇迹……
  • 圣职天下

    圣职天下

    人本无罪,世间的万物皆无罪,就算罪恶也不过是一种衡量准则。
  • 豪夫童话(语文新课标课外必读第九辑)

    豪夫童话(语文新课标课外必读第九辑)

    《豪夫童话》讲述了出一个又一个的小故事:《小穆克》揭露统治阶级的不仁不义和对普通百姓的欺压,具有很强的人民性。《年轻的英国人》写一只猴子扮成绅士在上流社会厮混,受到市长等人的赏识,最后使他们丢尽了脸面。这篇童话辛辣地嘲讽了市民阶层盲目崇拜外国风尚、追求时髦的坏风气。
  • 天下风水

    天下风水

    国有国运,家有家运,风水轮回,早有定数。风水作为历史悠久的一门玄术,历来为帝王将相、平民百姓所推崇。如今,现代风水大师将风水玄术与都市家居相融合,赋予了风水学与时俱进的味道。这是一部风水秘术和都市探险相结合的小说,寻龙点穴、阴宅阳宅、天师斗法构成了本书的基调。笔者三年磨一剑,潜心研究多部风水著作,将风水玄术与现代生活融会贯通,力求到造出一本全新的风水小说。