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一分钟内就能心算出一道七位数的乘除法,教授苦苦冥思的课题被扫地的小伙子抽空就解了……等等诸多电影中的画面,让你对这些实力强悍的数学家感到震惊。但是如果你以为这就是顶级数学家的世界,那你就错了!
这个世界的数学家可以简单的分为两种类型,一种是在他人的基础上做出突出的贡献,或者说是研究别人;另一种是自己开创一个领域,并集大成者,对整个数学发展史起到程碑式的作用。
今天我要讲的正是能够突破思维的桎梏,从数学浩瀚的海洋里求证出美妙原理的那群人!
数学之王——高斯
高斯一生的成就极为丰硕,开辟了许多新的数学领域,有人说,没有高斯解决不了的数学问题!
一,9岁就天赋异禀,被称作“神眷顾的人”!
在9岁那年,老师布置了从1到的求和作业,原本是打算让孩子利用整个学期的时间来锻炼自己的计算能力,结果高斯在老师刚放下粉笔的时候就计算出了结果:。
老师感到震惊,说不可能,不可能算这么快的。
高斯告诉了老师他用的方法:对50对构造成和的数列求和(1+,2+99,3+98……)。
今天只要上过高中的都知道,这不过是等差数列求和,再普通不过了,但是在当时,这个数学理论还没有出来。
所以,如果仅仅只是把这看作是一个“投机取巧”式的求和计算,那简直是对“数学之王”的侮辱。数学史家们普遍认为,高斯当时已经洞明了等差数列求和的本质,掌握了等差数列求和的方法。
一位年仅9岁的孩子,能独立发现这一数学方法实属罕见!
当时,高斯的亲戚们听到到这件事后直摇头,觉得这孩子受神眷顾,日后必定以寿命作为偿还,意思是,这孩子活不久了!
到了十一岁,高斯不仅没有夭折,反而继续刷新亲戚们对一个小孩子的认知。
高斯在十一岁那年导出了二项定理的一般展开式,对无限级数的展开颇为熟稔。
什么是二项展开式?
这是根据二项式定理对(a+b)n进行展开得到的式子,由艾萨克·牛顿于-年间提出。放到今天,是我们高中所需要学习的范畴。
高斯12岁时,已经开始怀疑元素几何学中的基础证明。
到了14岁时,高斯已经很出名了!在巴特尔斯等人的引荐下,高斯受到布伦兹维克公爵的召见,公爵见到高斯家境贫寒,处于对人才的爱惜,便决定出资资助高斯继续完成学业。
16岁时,高斯预测在欧氏几何之外必然会产生一门完全不同的几何学,即非欧几里得几何学。
二,顶级数学家的崭露头角!
如果前面这些仅仅只是一个“聪明孩子”的范畴,那么到了19岁这年,可以算高斯真正高光时刻的到来。
这年的某一晚,高斯奋战了一夜,早上蓬头垢面的出来,嘴角露出胜利的微笑。仅仅一夜的时间,高斯就破解了一道困扰数学家年的难题:用圆规和无刻度直尺画正17边形!
题有多难,很多人可能无法想象,但是要提到两个人物大家都比较熟悉,阿基米德和牛顿。
没错,这道题连阿基米德和牛顿都没证明出来!
牛逼如斯!
这个事情也成为高斯数学生涯的转折点,让他更加坚定的投入到数学女神的怀抱。为他日后成为现代数学严格化的第一人、先行者,埋下了伏笔。
到了大学,高斯更是一心扑在数学研究上,达到如痴如醉的地步。
在这期间,他发现了质数分布定理、算术平均、几何平均。
年,高斯完成了博士论文。在博士论文上,高斯证明了代数的一个重要的定理:任何一元代数方程都有根。
这是当时是第一次有人可以严密无误的证明这项定理。
大学毕业后,高斯就开始在哥廷根大学任数学和天文学教授,此后一直定居在哥廷根。在这期间,高斯在数论,超几何级数,复变函数论,椭圆函数论,统计数学,向量分析等方面觉得辉煌的成就。并在在24岁时出版了《算学研究》!
三,被公认为十九世纪科学领域上最突出的人物!
更重要的是,高斯的研究范围广泛不仅在纯数学上,在应用数学上,高斯也颇有建树。
他在曲面学上的研究,更是导引黎曼创造黎曼几何学,并诱发二十世纪初爱因斯坦作出广义相对论来。
创立一种叫做“最小二乘法”的模型,用以计算行星的位置,时至今日这套模型依然是在两个变量之间找到精确关系的首选方法。
出版《天体运动理论》,天文学计算的基石。
由于在数学、物理、天文学上做出的杰出贡献,高斯被公认为十九世纪科学领域上最突出的人物。而在他死后,哥廷根地方的领主汉诺威王乔治五世为表彰他的丰功伟业,敕令铸造一个七公分直径的纪念章赠与高斯家族,纪念章边缘以拉丁文刻着“诺威君主乔治五世向数学家之王致敬”!
一代数学之王,流芳百世!
神的代言人——黎曼
黎曼和高斯生活在同一时代,二者还有一定的交集。
年,黎曼进入哥廷根大学神学院学习哲学和神学,在大学期间,黎曼就曾去听过高斯关于“最小二乘法”的讲座,被高斯的数学魅力所吸引,在得到父亲的允许后,他改学数学。
黎曼在数学方面,绝对是天赋异禀的那种人。他虽然性格腼腆,但是眼光如炬,尤其是在数学方面的洞察力,仿佛洞察了时空的秘密,他总是孤独地沉浸在数学的星辰海洋里……
黎曼在博士论文中“复变函数一般理论基础”中奠定了复变函数一般理论的基础,开始在数学界大放异彩。
后来,他借助狄利克雷原理阐述的黎曼映射定理,更是成为函数几何理论的基础。
一,“黎曼曲面”,非凡的创造力!
他自己还开创性的创造了一种叫做“黎曼曲面”的工具,凭借这个工具,在阿贝尔函数和阿贝尔积分的研究中取得了卓越的成果。
黎曼曲面,这个概念可以说是黎曼天马行空想象力最淋漓的体现。
年黎曼为争取在哥廷根大学任教的资格,首次公开发表演讲,题为“论作为几何基础的假设”,正是这次的演讲,开创了黎曼几何学。
黎曼几何学的诞生,也为后来的爱因斯坦的广义相对论提供了数学基础。
黎曼之后的工作还包括了数学分析中的黎曼积分,条件收敛级数的定理。
二,前无古人的猜想
尤其是在他老师狄利克雷开创的解析数论领域中,他贡献了自己对数学的深刻直觉-黎曼猜想。黎曼猜想,是一关于素数分布的一个极其复杂的问题,这个问题也成为现代科学中最大的开放性问题之一,难倒了无数最伟大的数学家。
黎曼的一生如此短暂,虽然著作不多,但每一篇都开启了一个研究方向,他也被认为有史以来数学工作最具深度的数学家。他的几何想象力和洞察力更是前无古人。
总结:
顶级数学家可以恐怖到什么程度?我觉得真正的恐怖之处,在于他们能发挥数学本身包罗万象的魅力!
真实的数学,就像是世间所有法则的代名词,它仅在思维层面上,就能观察到整个宇宙!
高斯曾经说过,数学是科学之王,数论是数学之王!