哥廷根曾群星闪耀,可惜二战后不再有数学家。量子力学的开端可以追溯到二十世纪二十年代德国的哥廷根大学。这所大学培育出了众多家喻户晓的科学家,有超过45名诺贝尔奖获得者和这所学校有关。这些人中有量子力学的主要创始人,如马克斯·伯恩、维尔纳·海森堡、詹姆斯·弗兰克、沃尔夫冈·泡利、尤金·维纳、保罗·狄拉克和恩里科·费米。此外还有其他的著名科学家,如罗伯特·奥本海默和约翰·冯·诺依曼等。
尽管如此,哥廷根大学在19世纪初才被看作是一个举足轻重的数学研究所。直到“1933年大清洗”导致大量杰出学者逃亡英美之前,哥廷根大学一直是数学研究重镇。
19世纪之前,哥廷根大学主要以其法律系而闻名,以至于在1837年百年校庆时,它被称为“法律大学”。当时最著名的校友有柏林大学创始人威廉·冯·洪堡和第二德意志帝国的创立者及第一任总理奥托·俾斯麦。
19世纪初,哥廷根大学最著名的教职工当属卡尔·弗里德里希·高斯。高斯于1792-1798年在哥廷根大学学习,1799年高斯获得了哥廷根大学的博士学位。1807年,30岁的高斯回到哥廷根,并终身担任天文台台长。高斯在哥廷根大学做出大量杰出的工作,包括他在代数领域做出的杰出贡献。
在哥廷根期间,高斯带出了多位杰出数学家,包括伯恩哈德·黎曼,他于1846年来哥廷根学习神学,后因着迷于高斯的工作而被高斯劝说学习数学。黎曼只活了39岁,但他发明了著名的黎曼几何,这个理论成为爱因斯坦表述广义相对论的基础。高斯的最后一个学生同时也是黎曼的同龄人:理查德·戴德金,1850年到1852年他在高斯门下学习并获得博士学位。在高斯的指导下,戴德金研究了欧拉积分。
他最著名的成果应该是戴德金定理,这个定理讲的是如果两个集合存在一一对应,则这两个集合是“相似”的。从这项工作开始,他和乔治·康托建立了紧密联系,当时康托正在发展无穷集合和超限序数理论。戴德金后来还整理了高斯、黎曼和迪利克雷的著作并将其出版。他对后者工作的关注促使他开始研究代数数域和理想。
1855年高斯去世后,柏林洪堡大学短暂成为德国乃至全世界的数学研究中心。
当时的柏林最好的数学教授是狄利克雷,他也是高斯的学生,但他后来重返哥廷根大学担任教授。他曾与戴德金共事过一段时间。现在他最广为人知的贡献是关于数论的深刻理论,包括建立了解析数论,黎曼在他1859年发表的文章《论不大于一个给定值的素数个数》中提到了关于解析数论的思想。此外,狄利克雷还发表了在分析领域,包括傅立叶级数和偏微分方程的工作。
1855年,哥廷根大学邀请狄利克雷接替高斯留下的职位,直到1859年他因心脏病去世前他一直是哥廷根的教授。哥廷根大学将高斯和狄利克雷的大脑保存在生理学系至今。
19世纪后半叶,哥廷根见证了它三颗最著名的数学明星的死亡:1855年,高斯去世;1859年,狄利克雷去世;1866年,黎曼去世。从那时起,哥廷根最著名的数学家当属费利克斯·克莱因,他最著名的贡献在群论、复分析和非欧几何领域。
与此同时,在柏林,现代分析之父卡尔·魏尔斯特拉斯于1864年以教授的身份来到柏林。尽管他从未获得博士学位,但魏尔斯特拉斯将函数连续性的定义形式化,并证明了中值定理和Bolzano-Weierstrass定理。
然后,在高斯来到哥廷根100年后,哥廷根在数学界的地位又一次达到巅峰。克莱因的加入和大卫·希尔伯特的到来吸引了新一代杰出的博士生。
希尔伯特现在被称为历史上最有影响力和最重要的数学家之一,他于1895年加入哥廷根,这是他的朋友费利克斯·克莱因努力的结果。希尔伯特现在以各种各样的数学成就而闻名,包括他的基本定理,他的公理,他的问题,尤其是希尔伯特空间的概念,它扩充了欧几里德空间的概念。然而,这仅仅触及了他对数学和物理的贡献的表面。他还致力于研究广义相对论,并给出了可以通过最小作用原理导出爱因斯坦场方程的爱因斯坦-希尔伯特作用量。
物理学家马克斯·玻恩于1904年到哥廷根,在那里他遇到了克莱因、希尔伯特和闵可夫斯基,并与闵可夫斯基建立了密切的联系,后来他与闵可夫斯基就原子的汤姆逊模型撰写了他的论文。同时,希尔伯特也立即发现了玻恩的非凡能力,并任命他为讲座的记录员。从这段关系中,玻恩与希尔伯特关系密切,希尔伯特成了他的导师。
玻恩在20世纪20年代中期与维尔纳·海森堡和沃尔夫冈·泡利一起参与了早期量子力学的发展,他还为固态物理学和光学做出了杰出贡献,并指导了众多著名博士生的博士论文。1954年,他因对量子力学的贡献,特别是他对波函数的统计解释被授予诺贝尔物理学奖。
1933在纳粹对“犹太物理学”开始打压之后,1933年哥廷根大学的现任和前任教师,包括玻恩、弗兰克、维格纳、西拉德、泰勒、兰道和柯朗,都离开了这个国家。1934年,纳粹教育部长问“哥廷根的数学如何发展,现在它是否已经摆脱了犹太人的影响?”,据说希尔伯特仍坚守在他的岗位上,他只是简单地回答:“哥廷根不再有数学家。”