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庞加莱和庞加莱猜想
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先介绍一下庞加莱先生的生平。庞加莱是个伟大的数学家,伟大到什么程度呢?他所学 庞杂,爱好广泛,在数学物理的许多领域都作出了杰出的贡献。举个例子,爱因斯坦的相 对论大家都知道吧?其实在此之前十多年,庞加莱就已经得出爱因斯坦的结论和洛仑兹变 换的数学推导,可是他毕竟是个数学家不是物理学家,在时间的问题上回到经典的思维方 式上去,所以相对论还是跟着爱因斯坦姓而不是庞加莱。
全能数学家——“庞加莱”
1854年4月29日,昂利•庞加莱(又译昂利•彭加莱)出生在法国南锡,其父莱 昂•庞加莱是一位一流的生理学家兼医生、南锡医科大学教授,他因精湛的医术和高 尚的医德博得了人们的尊敬和爱戴;叔父安托万•庞加莱,曾为国家道路桥梁部的检 查官,安托万有两个儿子——雷蒙•庞加莱和吕西安•庞加莱,雷蒙曾于1912 年、1922年和1926年几度组阁,出任总理兼外交部长,1913年1月至1920年初,荣任法兰西 第三共和国第九届总统,而吕西安是中等教育局局长,并在大学担任高级行政职务。昂利 •庞加莱就是这个显赫家族中的一员。(啧啧,一家笏满床。)
1 “自古英雄多磨难”
昂利•庞加莱的童年是不幸的。在幼儿时,他的运动神经共济官能就缺乏协调。弄得 他手指不大听使唤,他的两手后来虽说都能写字书画,但他的字、画都不好看,也妨碍了 他的实验技巧的训练。乍看起来,他也没有什么超人的天才,有一则趣闻说:当他后来被 公认是他所处时代的第一流的数学家时,他接受了比尔试验(注:比尔是法国心理学家, 该试验用于测试人的智商),结果他被断定是一个笨人。他的母亲把全部心血都倾注到子 女的教育上,所以他的智力发展很快,很早就学会了讲话。不过开始还不大顺利,他虽然 思考得很快,却迟迟找不到要说的恰当的词语和方法。
5岁突如其来的一场白喉病把他折磨了整整9个月,并从此留下了喉头麻痹症。这次疾病使 得他长时期身体虚弱、缺乏自信。庞加莱视力极差,他上课时看不到老师在黑板上写的东 西,也不好记笔记,全凭耳朵听,但这反而大大增进了他的听觉记忆能力,到后来,他能 在头脑中完成复杂的数学运算,能够迅速地写出一篇论文而无需做大的修改。1870年,普 法战争爆发了。当时庞加莱才16岁,他年幼体弱,没有服兵役,可是也经受了风险。德国 侵略者占领了他的家乡南锡,他在战地巡回医院协助父亲工作。后来,他和妹妹随母亲到 阿兰瑟的外婆家去,母子三人忍饥挨饿,在滴水成冰的天气里越过一个个沦为焦土的村镇 。到达目的地,映入他们眼帘的却是一片残垣颓壁,侵略者的铁蹄蹂躏了美好的家园,敌 人的兽行促使庞加莱终生成为一位热情的爱国主义者。
2 全能的数学奇才
在15岁前后,奇妙的数学便紧紧地扣住了庞加莱的心弦。他刚刚进入福雷斯学校学习不久 ,就在没有记一页课堂笔记的情况下赢得了一次数学奖金,这使他的同学惊讶不已,便闹 了个恶作剧,哄骗他代表四年级学生参加数学竞赛,解一个十分难对付的数学题。庞加莱 似乎没有怎么思考就直接写出了答案,然后扬长而去,让那些存心戏弄他的人目瞪口呆, 垂头丧气。
1871年底,庞加莱进入巴黎综合工科学校深造。在入学考试时,一位主考人得知庞加莱是 “数学巨怪”,故意把考试推迟了三刻钟,想用一个经过精心推敲的试题难倒他。结果, 庞加莱回答得很出色,得到了最高分数,主考人破格录取了他。
1875年,21岁的庞加莱到国立高等矿业学校学习,打算将来做一名工程师,但他一有闲空 ,就劲头十足地钻研数学,并在微分方程一般解的问题上初露锋芒;22岁时就写出了微分 方程解的性质的论文;1878年,他向巴黎科学院提交了同一课题的论文,它涉及到更加困 难、更加普遍的问题。这篇论文又一次显示了庞加莱卓越的数学才能,并为他赢得了数学 博士学位。对于常微分方程的研究促使庞加莱从事超越函数———自守函数的探讨,自守 函数是椭圆函数的推广。1884年,庞加莱在《数学学报》前五卷发表了关于自守函数的五 篇重要论文,这一划时代的发现使不到30岁的庞加莱闻名于世。1887年,33岁的庞加莱被 选入巴黎科学院,像这样年轻的新人进入科学院实属罕见。大多数数学家在签署意见时认 为,庞加莱的工作成就已远远超过了通常的赞扬,他对于椭圆函数的研究,将引起数学领 域里的一次新的革命。
在数学研究的众多领域中,庞加莱永远走在前面。他在函数论,组合拓扑学(又称代数拓 扑学)、代数学、微分方程和积分方程理论、代数几何学、发散级数理论、数论、概率论 、位势论、数学基础等方面都作出了开创性的贡献,成为后继者拓展和深究的课题,有些 至今仍具有诱人的魅力。例如,他在1904年发表的一组论文中提出了一个属于代数拓扑学 的命题:“单连通的三维闭流形同胚于三维球面。”
后来,这一命题又被推广为“任何与n维球面同构的n维闭流形必定同胚于n维球面”,这就 是困扰了数学家们整整一个世纪的、著名的“庞加莱猜想”。目前,这一猜想的高维推论 已于上个世纪60年代和80年代分别得以解决,惟独三维的情形仍然没被证明。
2000年,波士顿的克莱数学研究所将该猜想列为“七大千僖难题”之一,并悬赏100万美金 奖励这一猜想的证明者。在数学哲学和数学创造的心理方面,庞加莱也进行了有意义的探 索,发表了富有启发性的看法。庞加莱巨大的权威性,和他优美的文体,以及他打破传统 的思想,使得他的著作超出范围有限的数学界。有的传记作家估计,庞加莱的作品有五十 多万读者,创造了数学界的空前记录。庞加莱属于发散式 [1] [2] [3] [4] 下一页
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来源:中国哲士网
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