高等数学
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视野窗口

最有才华、最多产的数学家——欧拉

莱昂哈德·欧拉(LeonhardEuler,1707—1783),是一位伟大的数学家、自然科学家,是继牛顿和莱布尼茨之后的又一位卓越的科学巨星.他于1707年4月15日出生在瑞士巴塞尔的一个牧师家庭,由于自幼受父亲的影响,13岁的欧拉就读于巴塞尔大学,15岁大学毕业获得学士学位.翌年16岁获得硕士学位.1726年,19岁的欧拉完成了他的博士学位论文DeSono.1727年,欧拉参加了法国科学院主办的有奖征文竞赛,获得了二等奖,一等奖由被誉为“舰船建造学之父”的皮埃尔·布格(PierreBouguer)所获得,欧拉随后在他一生中一共12次荣获该奖项一等奖.

欧拉的父亲保罗·欧拉(PaulEuler)是基督教加尔文宗的牧师,早年在巴塞尔大学学习神学,他希望欧拉也成为一名牧师,于是欧拉也迈进了巴塞尔大学,主修哲学和法律之后进入了神学系学习神学、希腊语和希伯来语,同时在每周六下午跟着当时欧洲最优秀的数学家约翰·伯努利(JohannBernoulli)学习数学.伯努利发现欧拉是一个难得的数学天才,他相信欧拉注定能成为一位伟大的数学家,所以他说服了欧拉的父亲允许欧拉学习数学.

1727年5月17日,欧拉接受了约翰·伯努利的儿子丹尼尔·伯努利的邀请,抵达俄国圣彼得堡的俄国皇家科学院,加入了该科学院数学、物理学所的研究工作,并与丹尼尔保持着密切的合作关系,还和丹尼尔住在一起.1727—1730年,欧拉还担任了俄国海军医官的职务.在当时俄国皇家科学院,对外国学者具有很大的吸引力,因为它有充足的资金来源和一个世界上规模庞大的综合图书馆,并且只招收非常少的学生,以减轻教授们的教学负担,同时科学院还非常重视研究,给予教授们充分的时间及自由,让他们探究科学问题,这点是欧拉看中的地方.但俄国皇家科学院的实际权力由俄国贵族掌握,贵族们对科学院的外国科学家心存戒心,从而造成了种种审查和敌视,丹尼尔·伯努利不肯继续忍受而返回了巴塞尔,而欧拉坚持了下来.

情况在彼得二世去世的1730年后有所好转,欧拉在科学院迅速得到提升,并于1731年获得物理学教授的职位,1733年担任了彼得堡科学院数学教授,并随后接替了丹尼尔成为数学所所长.1735年,欧拉还在科学院地理所担任职务,协助编制俄国第一张全境地图.同年,欧拉还解决了一个天文学的难题(计算彗星轨道),这个问题经几个著名数学家几个月的努力才得到解决,而欧拉却用自己发明的方法,三天便完成了.在1741年6月19日,欧拉离开了圣彼得堡,接受了腓特烈二世提供的职位,来到了柏林科学院就职。从此他在柏林生活了25年,潜心研究,畅游在科学的海洋中.

18世纪,欧拉是数学界的中心人物,史上堪称18世纪为欧拉世纪。请看看他的伟大贡献就会发现这个说法真的不为过.

欧拉在数论中最重要的发现是二次反律;欧拉《代数学入门》一书,是16世纪中期开始发展的代数学的一个系统总结;1755年欧拉的《微分学原理》是有限差演算的第一部论著;他撰写的三部书《无穷分析引论》《微分学原理》和《积分学原理》是分析学发展的里程碑性质的著作;1744年,欧拉的《寻求具有某种极大或极小性质的曲线的方法》一书出版,这是变分学史上的里程碑,它标志着变分法作为一个新的数学分支的诞生;1760年,欧拉在《关于曲面上曲线的研究》中建立了曲面的理论,这部著作是欧拉对微分几何最重要的贡献,是微分几何发展史上的里程碑;1735年,欧拉用简化(或理想化)的表示法解决了著名的歌尼斯堡七桥游戏问题,得到了具有拓扑意义的河-桥图的判断法则,即现今网络论中的欧拉定理;等等.欧拉在许多领域都研究发明出了影响深远且创新性的成果、论著,为人类数学史发展做出了巨大贡献.

大量的研究工作,导致欧拉的视力一直不好,以至于恶化.在1735年一次几乎致命的发热后的三年,右眼近乎失明;1766年,在沙皇喀德林二世的诚恳敦聘下重回彼得堡,他的左眼被查出有白内障导致了他近乎完全失明;1771年彼得堡的大火灾殃及欧拉住宅,顷刻间他的书房和大量研究成果全部化为灰烬,庆幸的是欧拉被人从火海中救了出来。不幸的事情接踵而来,在这接连不断的打击下,这位“独眼巨人”乃至后来的“失明巨人”,凭着他那顽强的毅力和孜孜不倦的治学精神,始终没有停止过对数学的潜心研究工作.由于他的心算能力和超群的记忆力,成就了欧拉在多个领域的研究变得更加高产.在失明后的17年间,他口述了几本书和400篇左右的论文.在1775年,他平均每周就能完成一篇数学论文,人们佩服赞叹欧拉,病痛似乎并未影响到欧拉对数学等科学的追求和探索.难怪,19世纪伟大数学家高斯(Gauss,1777—1855)这样说:“研究欧拉的著作永远是了解数学的最好方法.”

在1783年9月18日的晚餐后,欧拉边喝着茶边和小孙女玩耍,突然之间,烟斗从他手中滑落.他说了一声:“我的烟斗”,并弯腰去捡,结果再也没有站起来,但他仍抱着头说了:“我死了”“欧拉停止了计算和生命”.就这样一颗璀璨的数学巨星缓缓陨落了.

欧拉是18世纪最优秀的数学家,也是历史上最有才华、最多产的数学家之一.他一生撰写了32部著作,有几部不止一卷,总计起来,他的科学论著有70多卷,这个纪录直到了20世纪才被保罗·埃尔德什打破.欧拉的天才使纯数学和应用数学的每一个领域都得到了充实,他的数学创造成果在物理和许多工程领域有着无限广阔的应用,他高尚的品格、科学态度和顽强的毅力是人类的宝贵财富,激励着一代又一代的为科学奋斗的人们.