登陆注册
5671300000010

第10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
  • 世界名人大传(全集)

    世界名人大传(全集)

    本书所撷选的名人均为人类历史上有重大影响的人物,并在此基础上不拘一格地节选,无论宗教、哲学、政治、经济、军事、科学、文化、艺术等诸领域,都广有涉及。本书为读者提供了一种可能:从不同的人生角度去体会名人,从不同的价值角度去看待名人。本书对名人的表述更为人性化。名人往往被神化,这便隔绝了名人与平凡人之间的共性。
  • 穆里尼奥传

    穆里尼奥传

    在2003/04赛季欧洲冠军联赛开赛之初,有人问穆里尼奥,他的波尔图队能否一路高奏凯歌,最终获得这项欧洲俱乐部的最高荣誉。从表面上看,这个问题似乎问得很合理:就在四个月前,波尔图捧起了欧洲联盟杯,成为葡萄牙历史上第六支在一个赛季里同时赢得国内联赛冠军和欧战锦标的球队。然而,尽管有如此光荣的执教战绩,尽管这个葡萄牙人有着天生的自信,他还是认为举起“大耳朵杯”不过是在痴人说梦。在穆里尼奥看来,冠军杯的终极荣耀应该属于皇家马德里、尤文图斯和曼联这样的欧洲足球巨人。据他说,当时很多人和他的看法一样--波尔图这样的“鱼腩部队”在欧冠赛场上仅仅是陪太子读书,挣一些俱乐部需要的电视转播费而已。
  • 百位世界杰出的艺术家(上)(世界名人成功启示录)

    百位世界杰出的艺术家(上)(世界名人成功启示录)

    斗转星移,物是人非。漫长的世界历史画卷上写满了兴盛与衰亡、辉煌与悲怆。多少风流人物,多少英雄豪杰,在历史的长河中悄然隐去。然而,仍有许许多多曾创造了不朽业绩的杰出人物名彪史册,业传千秋。拭去历史的风尘,人们依稀看见那些改写人类历史的政治家、军事家;人们仍旧忆起那些拯救人类危机的谋略家、外交家;人们还会记得那些推动人类文明进程的思想家、科学家、发明家;人们至今难忘那些为人类生产精神盛宴的文学家、艺术家;人们深深感谢那些创造人类物质财富的企业家、经济学家。
  • 一问一世界

    一问一世界

    杨澜入行20年的传记作品,立体展现杨澜20年非常媒体生涯,告诉你一个真实的杨澜和杨澜眼中的时代真相。在本书中,杨澜将告诉你:她从1990年到2010年的生命跨越和岁月流转;她与基辛格、克林顿、布莱尔、老布什、李光耀、韦尔奇等高端人物的交往秘辛;她如何在人生每个节点自由潇洒地转换;她对“赢”的重新理解和体悟;她的20年非常媒体生涯和她眼中的传媒江湖……
  • 北京城的守望者:侯仁之传

    北京城的守望者:侯仁之传

    这一届奥运会的口号是“新北京新奥运”,可是不管是外地的游客,还是外国的游客,更感兴趣的是“老北京”,在这座建城长达3000年,建都近千年的历史文化古都,人们着迷的自然是它的历史。在这个时候,我来到了北京,寻访侯仁之。我的住处在天坛公园附近,介于北京市崇文区和宣武区(现两区已分别划入东城区与西城区)之间,这里是北京宣南文化的重要遗址。因此,到这里寻找“老北京”的游客更多一些。
热门推荐
  • 醉墨芳华

    醉墨芳华

    一夜之间,她失去所有,他纵横天下。他用尽手段,迫使将她留在身边。她恨。兜兜转转,她仍是留在了他身边,恨意却不再……原来世间万物,却不该强求的,唯爱……
  • 一睡不醒

    一睡不醒

    一所三流学校,隐藏着不为人知的神秘人物。五个同寝女生,却在收到几条恐怖的飞信后,纷纷陷入“睡魔”的陷阱,是谁躲在她们背后?离奇睡死,凶残碎尸,猝睡不醒,非常梦游……一连串惊悚事件闹得人心惶惶,各种猜测、怀疑和报复纷至沓来,随着警方涉入侦查,发现所有事情均指向十八年前的一场大悲剧……真相究竟如何?眼看一切就要尘埃落定的时候,一场潜伏已久的大阴谋却悄悄上演了……
  • 疯狂的杂货铺

    疯狂的杂货铺

    杂货铺系统化目标:实现宇宙连锁。成功:获得宇宙终极机密,并返回原世界。失败:抹杀。附:系统实时检测,连锁速度低于系统预期,两次警告机会,第三次抹杀。常风:系统大神,能不能给个万年寿命……系统:给你个王八当兄弟……
  • 穿越之佣兵大小姐

    穿越之佣兵大小姐

    二十四世纪的天才佣兵夙玥在执行任务时“不幸牺牲”。灵渊大陆有楚国,楚国有南宫家,南宫家有南宫玥。南宫玥之所以出名是因为她是一个天才。五岁测出天灵根,十岁便达到大灵师,十五岁达到灵将却在同年被废修为、灵根碎裂,从此天才变废物,荣耀变耻辱,南宫玥被逐出南宫家。废物,是吗,当夙玥变为南宫玥,且看废物再变天才。
  • 无限降临二次元

    无限降临二次元

    莫名其妙被选中,在无限世界试炼的杨曦一边在危险中苦苦挣扎,一边探寻隐藏在背后的秘密。毒岛冴子:“振作起来,你可是我们的领队啊!”克鲁鲁·采佩西:“作为我的宠物,千万别给我丢脸!”柊真昼:“让我们互相厮杀吧!”谏山黄泉:“端坐于霜天,冰轮丸!”等等!有什么地方搞错了吧?!好吧,据说···这是综漫小说。
  • 重生六年前

    重生六年前

    回到六年前2010年,许乐抄抄书,谈谈爱,开始了一段惬意、悠闲的人生生活。
  • 仙道天帝

    仙道天帝

    简介:都市落魄少年北宫天辰偶得一奇石,踏入修真之途,历经磨难,位列巅峰,谱写了一代天帝的传说。天界……北宫天辰:媳妇儿,你知道冰龙一族的圣女吗?媳妇儿:知道,不就是那个温柔如水的龙仙儿吗?怎么你这色狼看上人家了?北宫天辰:咳咳咳,媳妇儿不是你想的那样,我是想问你你知道别人给她起了个什么封号吗?媳妇儿:不太清楚,好像是叫“雪花女神龙。”北宫天辰:不错,但是你知道你的外号是什么吗?媳妇儿:咦?我也有外号吗?那叫什么名字?北宫天辰:人形女暴龙说完北宫天辰拔腿就跑。菜刀呢?北宫天辰老娘今天非砍死你不可,先把你淹了,在大卸八块。北宫天辰:不要啊!居然敢叫老娘女暴龙?还人形?老娘今天把你打的没有人形。……
  • 奕纳苏公主的香草花园

    奕纳苏公主的香草花园

    【奕纳苏的香草花园】是我送给我的小女儿奕纳苏专属的童话故事,因为她一直都想知道她名字的来历。最初只是觉得这像是一个公主的名字,字面并没有什么确切的含义,现在终于实现了这个美丽的名字的完美的出处!童话的内容大多是奕纳苏亲身经历改编而成,未来也将有她梦想中的内容,让我们共同期待吧!
  • 首席的独宠辣妻

    首席的独宠辣妻

    第一次见她,她便用刀抵住他的喉咙!然后便节节败退!她顽强抵抗:“想靠近我,干一架先!”他温柔一笑,揽住她的腰肢:“老婆,这是热身运动吗?好的!马上!”温暖又火辣,腹黑又甜蜜。
  • 借天改明

    借天改明

    直接穿越到崇祯面前,凭借逆天穿越身份,助其革新朝政,顶住天灾,灭掉建虏,扬威海外!一洗明末历史的遗憾?