登陆注册
3167000000009

第9章 把过去和未来聚在一起

当新旧世纪之交时,37岁的希尔伯特收到了一份邀请函,希望他在第二次国际数学家代表大会上作一个主要发言。

三年前,第一次国际数学家代表大会在瑞士的苏黎世举行。希尔伯特没有出席那次大会,他曾阅读了会上提出的全部论文。

希尔伯特到底做了些什么?为什么要他来作报告?

这份邀请函源于希尔伯特丰富多彩的研究活动和他所表现出的巨大的创造活力产生的影响。

在解决果尔丹问题之后的几年里,希尔伯特在学术界的地位上升了。他获得了有薪金的副教授的职位(闵可夫斯基也成了副教授)。

当教授会通过了他晋升职位的同时,他对好朋友闵可夫斯基宣布了自己的婚期。他的妻子喀娣小他两岁,始终如一地和他站在一起,为人直率,并且有非常独到的见解。一年后,他们有了儿子。31岁时,希尔伯特又晋升为教授。

希尔伯特的研究工作有了新进展,他给出了e和π的超越性的新证明。他的证明比以前埃尔米特和林德曼的方法出奇的简单。

希尔伯特已经果断地离开了不变量,又开始献身数论了。

高斯曾把数论描绘成“一座仓库,贮藏着用之不尽的能引起人们兴趣的真理”。数论中有许多数值关系是非常明显的,可证明它们又“异常困难”。素数(仅能被1和自身除尽,素数被称为数系的积木)间的关系是经典数论中最重要的关系。

希尔伯特在德国数学年会上提出了关于将一个域中的数分解成素数?的两个新证明。他虽然刚刚步入这个领域,但他的能力已经深深地打动了其他与会成员。当时数论方面的研究远远超前了时代,以至个别数学家的一些研究成果,也让当时的大多数数学家无法理解它。数学家们希望希尔伯特和闵可夫斯基用简明和清晰的数学表达方式说明它们。会上,经大家公议,请他们“在两年内”准备一篇数论发展现状的报告。

对一个年轻的数学家来说,多数人并不情愿这种分派的任务。但希尔伯特不这样想。他自愿把自己原来的计划放在一边。他阅读了自高斯时代以来的所有发表过的有关数论的著作,对一切已知定理的证明,他都仔细研究,重新评价,判定哪些证明中的原理能推广,对进一步研究更有用。

希尔伯特全力以赴准备数论报告,以至于当报告于1897年问世时,它无论在哪一方面都超出了数学会成员们的期望。他们本来只要求对当前这门理论发展的现状作一个概述,但收到的却是一个丰富而又简单明了、优美而又完整的理论。这份报告为其他数学家提供了大量的富有启发的东西。希尔伯特在这篇报告中有许多创造性工作,其中他所阐明的一条定理,至今仍被称为“定理90”。这条定理中包含的概念导致了现代一门重要数学——同调代数的发展。

紧接着,希尔伯特又转向了几何基础的研究。

公元前3世纪的欧几里得综合整理前人零散的研究成果,运用演绎的方法,把数学知识组织起来,撰写出一部13卷本的巨著《几何原本》。我们现在在初中所学的平面几何内容,主要是源于它。

在《几何原本》中,首先给出了我们熟悉的那些定义:点、线、面等23个定义,然后是5条公理,5条公设。从这些定义、公理和公设出发(这些公理和公设都是不用证明的,它的真实,我们用经验就可以保证了),欧几里得又推出了467个定理。

《几何原本》千百年来广为流传,以至欧几里得成了几何学的同义语。

后来,数学家们想更加完善这门几何学,要简化和充实。他们认识到,欧几里得十分优美精湛的工作,还有瑕点。比如欧几里得第五公设,即平行公理:通过平面上给定直线外任何一点,至多只能作一条直线不与该直线相交。一些数学家怀疑这条公设可以由其他公设推出,因而千百年来多少数学家在“第五公设”上做文章。高斯、鲍耶、罗巴切夫斯基得到了平行公理不能得到证明的结论,并由此引出了“非欧几何”的诞生。新几何的诞生经过几十年刚刚被人承认。在希尔伯特着手几何基础研究之时,一些数学家正在进一步揭示非欧几何的意义。

希尔伯特进入这一领域还能超越前人吗?

希尔伯特真的超越了前人,他为完善欧几里得几何学的伟大工作画上了句号。

希尔伯特的几何,也是从点、线、面开始,也用到了那些老的关系,即关联关系、顺序关系、线段和角的合同关系。但这些定义已经不同于欧几里得的定义有直观的背景。他用老瓶装新酒。他的定义所含的内容更广泛了。

他的定义只相对于他的公理所表达的关系成立。因此,希尔伯特曾形象地说,我们完全可以用“桌子、椅子、啤酒杯”来代替点、线、面。希尔伯特的几何学的一个结果非常有趣。许多年以后,人们发现可以通过一组特定的公理,推导出果蝇的遗传规律。

他的《几何基础》著作一出版,立即吸引了整个数学界。书出版以后的几个月内,成了最畅销的数学书。它被译成了多种语言。连他的学生们都奇怪,希尔伯特怎么能一再闯入新的数学领域,并很快就做出这样有影响的工作呢?

希尔伯特的工作像一股巨大的旋风,人们来不及观察它的无穷快速变幻。希尔伯特又转而研究一个著名的老问题——“狄里克莱原理”。

这个联系着许多伟大人物名字的问题,在物理学上非常有意义,或者说有用。在希尔伯特着手研究这个问题的50年前,大数学家黎曼曾在博士论文中自由地运用过这一原理并给这个原理以他老师狄里克莱的名字命名。当时有一位数学家叫魏尔斯特拉斯,对狄里克莱原理提出批评,认为它不严格。魏尔斯特拉斯又找出了反例,说明这一原理不能永远成立。黎曼认为批判是正确的,但他又不动摇,因为这个原理在数学物理中实在太有用了。人们哀叹:“如此美而又如此有广阔应用前景的狄里克莱原理,已经从我们的视线里永远消失了。”

希尔伯特不同意魏尔斯特拉斯对这个原理的批判,他认为“诱人的简明性和丰富的应用性”是与“它的内在的真实性”相联系的。在黎曼论文发表差不多50年之后,希尔伯特的工作救活了这个原理。不到6页的论文,几分钟内的表述,使狄里克莱原理复活了。惊叹和赞美充满了会场。

在希尔伯特工作的启发下,在修正的狄里克莱原理基础上,黎斯进一步工作,终于在今天,计算机才能成为日益成功的数值计算工具。

希尔伯特的工作已经在数学界产生了巨大影响,一位未来的诺贝尔奖获得者称他是“我所见到的最伟大的天才”。

过去的一个世纪,科学经历了多么巨大的变化!新世纪展现在面前,它是那么诱人。希尔伯特接受了邀请,打算发表一个与世纪之交相称的演说。

希尔伯特考虑两种题材:或者与上届大会上的演讲相应,作一次为纯粹数学辩护的演讲;或者就数学发展中个别问题的重要性讨论一下新世纪数学发展的方向。

希尔伯特与好朋友闵可夫斯基商量。闵可夫斯基建议:“最有吸引力的题材,莫过于展望数学的未来,列出在新的世纪里,数学家们应当努力解决的问题。这样一个题材,将会使你的讲演在今后几十年的时间里成为人们议论的话题。”

然而,对下一个世纪做预言并不是件容易的事情。正如我们今天要预言下一个世纪一样。想一想,如果让我们预言下一个世纪,那将是多么困难!不要说100年,想想10年前后的变化,已经令人瞠目结舌了。中国100年前清王朝还没结束,那时的任何人也想象不到今天的发展!

希尔伯特还是选中了这个题目,他思考着20世纪数学的发展。国际数学家大会预定8月份召开。到6月份了,希尔伯特的讲演稿还没有写出来,大会的日程安排表上因此没有列入他的讲演。

离会期还有20多天的时间,希尔伯特给老朋友寄去了他的讲演稿的清样,讲演的题目是“数学问题”。

1900年8月6日上午,法国数学家庞加莱宣布第二次国际数学家代表大会开幕。

本来有一千多名数学家要参加在巴黎召开的这次大会,他们还将携带家眷参观百年一次的博览会。可当时巴黎天气炎热,时有战争消息,而且物价飞涨,结果出席会议的代表总数不到250人。

希尔伯特的讲演安排在8月8日上午。38岁的希尔伯特的讲演成为数学史上有历史意义的重大事件。他所提出的23个问题,在今天仍是数学家们议论的话题。

“现在,当此世纪更迭之际,我认为正适于对问题进行这样一番检阅。因为,一个伟大时代的结束,不仅促使我们追溯过去,而且把我们的思想引向那未知的将来。”

“数学的有机的统一,是这门科学固有的特点,因为它是一切精确自然科学知识的基础。为了圆满实现这个崇高的目标,让新世纪给这门科学带来天才的大师和无数热忱的信徒吧!”

希尔伯特提出的重要而又有待解决的23个具体的问题,通常称为希尔伯特问题或巴黎问题。

由于希尔伯特崇高的声誉,由于23个数学问题的重大意义,20世纪数学问题吸引了整个数学界。一个数学工作者只要解决了巴黎问题中的任何一个,就可使自己一举成名。希尔伯特的学生,22岁的德恩当年就给出了第3个问题的部分解答,次年获得完全解答。一个世纪以来,希尔伯特问题以巨大的诱惑力吸引着无数的数学家前仆后继,推动着数学的巨大进步。

联系两个世纪的巴黎讲演——过去和未来的聚焦点,它的光芒就是在今天也非常耀眼。

同类推荐
  • 微生物密码(世界科技百科)

    微生物密码(世界科技百科)

    本套青少年科普知识读物综合了中外最新科技的研究成果,具有很强的科学性、知识性、前沿性、可读性和系统性,是青少年了解科技、增长知识、开阔视野、提高素质、激发探索和启迪智慧的良好科谱读物,也是各级图书馆珍藏的最佳版本。
  • 查理日记7·孤山祭的六芒之星

    查理日记7·孤山祭的六芒之星

    《查理日记》是8-14岁少儿专属原创推理冒险小说,同时也是一套游戏故事书!它不仅是一幅充满奇思妙想的推理、冒险长篇画卷,更是一部糅合亲情、友谊、梦想、历史、艺术等多元化元素的震撼心灵的全新力作!
  • 狐狸的痛

    狐狸的痛

    狐狸与狐狸的小伙伴在动物世界的有趣故事,文章短小有趣,内在含义发人深省。
  • 世界经典智慧故事全集:明理通达的故事

    世界经典智慧故事全集:明理通达的故事

    本套丛书图文并茂,格调高雅,具有很强的系统性、代表性、趣味性和可读性,是中小学生培养阅读与写作能力的配套系列读物,非常适合广大中小学生学习和收藏,也是各级图书馆收藏的最佳版本。
  • 侦破秘密(走进科学)

    侦破秘密(走进科学)

    本套书全面而系统地介绍了当今世界各种各样的难解之谜和科学技术,集知识性、趣味性、新奇性、疑问性与科普性于一体,深入浅出,生动可读,通俗易懂,目的是使广大读者在兴味盎然地领略世界难解之谜和科学技术的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识这个世界,激发求知的欲望和探索的精神,激起热爱科学和追求科学的热情,不断掌握开启人类世界的金钥匙,不断推动人类社会向前发展,使我们真正成为人类社会的主人。
热门推荐
  • 霸宠:酷千金的恶魔殿下

    霸宠:酷千金的恶魔殿下

    皇室后裔千小染,假扮丑丫头混入贵族学院,没想到一不小心沦为恶魔的小女佣……
  • 史说新语:历史背后的经济学

    史说新语:历史背后的经济学

    杯酒释兵权是一个典型的帕累托改进;愚公移山是一种成本最高的选择;司马相如有钱就学坏;陶渊明不为五斗米折腰;秦始皇为什么焚书坑儒? 郑板桥为什么“难得糊涂”? 在这本书里,作者避开了人们习以为常的现实生活,走进波澜壮阔的历史画卷之中,用一种全新的视角,用轻松、幽默的笔触讲述了很多著名的、精彩的、有趣的历史故事,并将这些生动有趣的历史故事与枯燥乏味的经济学有机的结合起来,用历史故事诠释经济学,用经济学解析历史故事。那些枯燥的、呆板的经济学术语在这些美妙的、离奇的故事里摇身一变,立刻鲜活了起来,给人以耳目一新的感觉。经济学不仅不再枯燥呆板,而且变得像小说一样有趣、精彩、耐人寻味。
  • 没有蔷薇的原野

    没有蔷薇的原野

    那天施印还没有起床,他听见是苏璞的声音,就说,等一下。然后他换了件衣服出来了,苏璞看见他穿着一件淡绿色的T恤和一条黑色的沙滩裤。苏璞愣了一下,有点儿眼熟,脑袋晃了晃,想起来了,是那个……偷看她洗澡的人。
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。
  • 建文野望

    建文野望

    天子没钱怎么办?撸起袖子自己干。天子没权怎么办?海外开设街道办。天子没兵怎么办?铁铳把你头打烂。^_^看魂穿新帝朱允炆如何纵横捭阖,重建现代大明。
  • 娇妻盛宠:慕少情深不晚

    娇妻盛宠:慕少情深不晚

    二十岁那年,她从鬼门关侥幸捡回一条命,却被医生告知她患有心脏病,可能活不过三十岁。当时她就知道,她已经失去了爱他的资格。人生最痛苦的事情莫过于:我拼尽全力靠近你,却始终不敢让你知道我爱你。她选择隐瞒所有的病痛,倾尽全力去爱他。生产时,她躺在冰冷的手术台上,奄奄一息。慕瑾宸亲眼看着她的生命在他眼前慢慢流逝,他才知道失去的痛苦远比想象中更加强烈。
  • 嫡女不为妾

    嫡女不为妾

    她是国公府里唯一的嫡出小姐,亦是整个府里人人可欺的软弱女子。迫嫁为妾,不能反抗,却在弟弟夭折那日死于庶妹之手。一朝重生,她回到了五岁那年,发誓要从死神手里夺回母亲的性命,再不让她与弟弟幼小失恃,原来母亲并非病死,而是府中无数阴谋之下的一桩。既然是重生而来,无法改变母亲身亡的结局,既然再度要上演嫡女为妾的戏码。那么,她为何不能攀上这世间至高之人?一句顾家凤女,让她陷入万劫之中,一句嫡女为妾,让她万般无奈,只能奋起反击,荷花宴,她平步青云,依在帝王侧。帝王妃,皇家妾。同样为妾,她便是舍弃了自己,亦要为弟弟争取更多!且看那些两世都欺压着她无力反抗的人,跪在她的脚下,当是何等的景致?
  • 一夜障木

    一夜障木

    每个人都想要甜甜的恋爱,意外又不意外的相遇,艾小夜见到了安小木,为了见她,他紧张又小心的创造或被创造了一个又一个相处的机会。生活不易,机会是留给有准备的人的!
  • 洪荒女主要逆袭

    洪荒女主要逆袭

    她本是二十一世纪的女大学生,重度起床困难户,就因为模仿网络段子‘我已控制不住体内的洪荒之力’,华丽丽地穿越到洪荒,成为十二祖巫之一的后土。洪荒天地,杀机四伏,腥风血雨,圣位之争,道统之争,气运之争,争斗无止无休。鸿钧天道、盘古三清,西方二圣、圣母娲皇,谁是她的友?谁是她的敌?最终,谁能陪她在漫看洪荒倾世风华?入坑提示:这是一本洪荒文,专属于女主的洪荒文,女主精于算计,工于心计,杀伐决断,阴谋算计一环扣一环,不喜慎入!QQ群:152714510
  • 凡人剑传

    凡人剑传

    秦昊不想再当凡人,他想修炼,想到天上去看看。