数学家和君王(下)

百科漫谈课程 2024-05-07 19:03:09

作者:北京 刘钝

康熙皇帝和历算大师梅文鼎

清初的康熙皇帝是一个热衷于数学的君王,早年曾向比利时传教士南怀仁和法国传教士白晋、张诚等人学习西方的几何、三角与代数。1702年康熙得到历算大师梅文鼎写的一本书,(在此之前他还不知道民间有这样一位对中西天文、数学都有独到见地的学者)即连夜披阅,深感作者功力之深。后来他把书带回宫中,一年后有人见到原书,只见上面圈如"粟米",点如"蝇脚","批语皆用朱笔蝇头细书。"

梅文鼎

1705年 6月,康熙在南巡的归途召见梅文鼎。72岁的梅文鼎从德州以南的运河岸登上御舟,白天与康熙纵谈天文、数学,晚上由侍从搀扶着送到随行小舟安息。如是者三日,直到船队驶到接近北京的杨村。临别时康熙特书"绩学参微"四字赠梅文鼎,表彰他在天文、数学方面的成就。后来康熙组织编修《数理精蕴》这一数学百科全书,又特召梅文鼎的孙子梅珏成至京任汇编官。

1721年梅文鼎在家乡安徽宣城去世,康熙敕命江宁织造曹頫(即《红楼梦》作者曹雪芹的父亲)为其操办丧事。梅文鼎是清初被誉为"国朝算学第一"的学者,康熙则以国君的身份躬亲于被传统儒家思想视为"贱技"的数学领域。这两位杰出人物的际会成为我国清初数学研究高潮中的一朵世所瞩目的浪花。

叶卡特琳娜女皇和盲数学家欧拉

1762年6月28日,叶卡特琳娜二世在一次宫廷政变中上了台,成为俄国历史上统治时间最长的一个女皇。她清醒地看到:要使封建农奴制的俄国跻身世界列强的行列,除了须在国内进行一些必要的改革之外,还要引进西方先进的科学知识。1766年她在把充满自由主义辞藻的《指导书》交杜马讨论的同时,也向当时居住在柏林的瑞士数学家欧拉发出了措辞恳切的邀请。

欧拉

欧拉是18世纪首屈一指的数学家,早年担任过彼得堡科学院的数学教授,后因眼疾和不满皇室在科学院中安插亲属而出走德国,但他始终对彼得堡科学院怀有感情。叶卡特琳娜的一系列改革措施引起他的好感,因此他不顾俄罗斯的严寒对视力的影响再次来到彼得堡。叶卡特琳娜二世举行了隆重的宴会为他接风洗尘。

欧拉到俄国不久就双目失明了。他生命的最后17年是在黑暗中度过的,但他凭着卓越的数学天赋和惊人的记忆力坚持从事研究。他不仅能背出前100个素数的前6次幂,而且能背出整部的荷马史诗《伊利亚特》。他以每年平均800页的速度发表第一流的研究成果,几乎涉及数学的全部分支。他生平撰写了近900部(篇)著作或论文,其中一多半是在俄国完成的。叶卡特琳娜曾关照科学院的通报要优先发表欧拉的作品,正因为如此这份通报才取得了与英、法、德等国科学院刊相应的地位。难怪有人认为,俄罗斯的近代数学是从欧拉时代开始的。

欧洲"最伟大的君王"和最伟大的数学家

1766年,担任柏林科学院数理研究所所长的欧拉即将卸任赴俄,行前普鲁士王腓特烈二世请他推荐继任人选。欧拉提出了一个意大利出生的数学家拉格朗日,为腓特烈一向敬重的法国数学家达朗贝尔推荐的也是同一个人。于是,骄傲的腓特烈就给拉格朗日写了一封耐人寻味的信,信中说:"欧洲最伟大的数学家应到最伟大的君王的宫廷里工作。"而拉格朗日也欣然应聘来到柏林。腓特烈给予他隆重的礼遇,并告诫科学院的元老们要尊敬这位外国来的年轻人(拉格朗日当年30岁)。

在柏林的20年间,拉格朗日埋头钻研天体力学,变分法、方程论和数论,硕果累累。他感到牛顿的经典名著《自然哲学的数学原理》未能使用微积分的知识表述而略欠完美,因而决心把经典力学重新奠基在数学分析的基础之上一一由此才诞生了被誉为"科学诗篇"的《分析力学》。他曾不无遗憾地说:"牛顿是幸运的,因为只有一个宇宙,而他发现了宇宙的秘密。"不过,他自己仍被后人称为"牛顿以来最大的力学家和欧拉以来最大的数学家。"

拿破仑和"生金蛋的母鸡"

1814年,俄、奥、普联军兵临巴黎城下,综合工艺学校的学生们纷纷请缨,要求参加首都保卫战。身为校长的著名数学家蒙日只好向拿破仑报告,后者随后说出了一句千古不朽的名言,至今仍镌刻在工艺学校阶梯教室的天花板上。这句话就是:"我不愿意为了取金蛋而杀掉这只老母鸡。"

拿破仑

拿破仑为什么把这所学校比喻成下金蛋的母鸡呢?原来,综合工艺学校是法国培养第一流科学人才的学府,它诞生于大革命的风暴之中,拿破仑又把它置于军事制度的管理之下,学员要经过严格的考核,毕业后享受很高的待遇。除了蒙日之外,法国数学界的头面人物卡诺、拉普拉斯、勒让德等都曾在该校执鞭。这只老母鸡也确实为法兰西下过不少金蛋一一富里埃、彭色列、柯西、泊松等人的数学生涯都与综合工艺学校密切相关,而直到本世纪初,世界数学的中心还仍是巴黎综合工艺学校。

拿破仑与蒙日的友谊是富有传奇色彩的。他们都出身低微,对波旁王朝有着刻骨仇恨。1792年拿破仑还是一个默默无闻的炮兵上尉时,曾因公务到蒙日任职的海军部拜访。后来拿破仑被任命为意大利远征军司令,行前致信蒙日提及那一次会见,并请求他当自己的顾问。在埃及,拿破仑幻想着复兴亚历山大里亚时代的文明,宣布成立埃及科学院,让蒙日出任院长,他自己则兼任数学部的负责人,定期在前土耳其总督府的大厅里举行学术报告会。后来法国舰队被纳尔逊的英国海军所消灭,国内局势又十分紧张,拿破仑毅然抛弃非洲远征军,冒险穿越地中海回国,蒙日是少数随从者之一。1804年拿破仑加冕称帝,册封蒙日为伯爵。

另一个数学家富里埃也曾随拿破仑出征埃及,1802年被任命为伊泽尔省的省长。后来拿破仑战败被放逐,富里埃转而为波旁王朝服务。1815年拿破仑从厄尔巴岛出逃,在向巴黎挺进的途中抓到了富里埃,他对这个高贵的俘虏揶揄道:"长官先生,你竟敢向我宣战吗?"富里埃说:"我相信你这一次将失败。"拿破仑想到他的著名级数(即今所谓"富里埃级数"),终于没有加害于他。后来富里埃成了法兰西科学院的终身秘书。

拉普拉斯早年当过拿破仑在军校的数学考官,拿破仑称帝后封他为伯爵,又让他出任内政部长。不久拿破仑发现这个职位对一个数学家来说并不合适,为了避免拉普拉斯把"无穷小的精神"带到行政工作中来,只好又撤回了任命。拉普拉斯的巨著《天体力学》问世后,拿破仑问道:"尊敬的先生,您把上帝放在哪里呢?"拉普拉斯脱口而出:"陛下,我不需要那个假设。"

拉普拉斯

相传有一道所谓的"拿破仑作图题",要求只用圆规把一个圆四等分一一说这就是拿破仑想出来考他的数学家们的。他善于同各种不同类型的数学家相处。在那些数学家当中,有的后来成为同他患难与共的朋友,有的经他提拔获得了很高的荣誉和地位,还有的虽因与他政见不同而拒绝合作,却仍能得到他诚挚的礼遇。法国数学在拿破仑时代之所以呈现出一个群星灿烂、硕果累累的局面,在很大程度上是由拿破仑对数学的热爱和重视所决定的。

(完)

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