百岁⻓寿的数学家并不多⻅,⼤家熟识的两位中国⼈是108岁的浙江⼤学朱良璧教授和101岁的复旦⼤学苏步⻘教授。朱良璧曾在国际顶尖权威期刊《数学年刊》发表过⼀篇论⽂,是迄今为⽌唯⼀的⼀位在此刊物上发表过论⽂的中国⼥数学家。苏步⻘是中科院院⼠,曾任复旦⼤学校⻓,主要从事微分⼏何学和计算⼏何学⽅⾯的研究,是中国微分⼏何学派的创始⼈。
在世界范围内不难数出⼗来个年龄相仿的⾼龄数学家,⽽其中最⻓寿者应数奥地利的拓扑学家利奥波德·维托⾥斯,他辞世时按年头算已经111岁了。他是地球上为数不多的经历过三个世纪、两次世界⼤战的⼈。
维托⾥斯于1891年6⽉4⽇出⽣在奥地利的巴特拉德克斯堡。他的⽗亲⾬果·维托⾥斯是铁路⼯程师,⺟亲名叫安娜·迪勒。⾬果曾在维也纳政府中任城市规划主管并参与过多项桥梁建设⼀是个举⾜轻重的⼈物。他⾮常希望⼉⼦⻓⼤后也能成为⼀名⼯程师。维托⾥斯在维也纳读完⼩学,之后在梅尔克的⼀间天主教本笃会学校就读中学,在那⾥接受了良好的数学教育。
1911年,他遵循⽗亲的意愿,进⼊了维也纳技术⼤学,⽬标是要成为⼀个⼯程师。然⽽,出于兴趣他很快就决定了要当个数学家,并开始努⼒学习数学和画法⼏何。在技术⼤学初期,他也到维也纳⼤学修课。在那⾥,他被数学家Hermann Rothe的⾼等数学课、Emil Müller的⼏何学课以及Theodor Schmid的射影⼏何学课深深吸引。
维托⾥斯从Rothe课程⾥学到了流形的概念,但那时他特别喜欢的是射影⼏何学。1912年,维托⾥斯听了著名数学家Wilhelm Gross关于拓扑学的演讲。Gross描述了他对Frigyes Riesz公理系统进⾏扩展的尝试,将数学连续统的概念定义为具有累积点的抽象集合。该新颖思想让维托⾥斯产⽣了使⽤拓扑学⽅法去建⽴流形⼏何的奇想。
于是他请教了著名数学家Gustav Ritter von Escherich及Wilhelm Wirtinger并和他们⼀起讨论其可能性。
1914年,奥匈帝国对塞尔维亚宣战,第⼀次世界⼤战爆发。维托⾥斯随即⾃愿参军到了前线。不幸的是,⼀个⽉后他就受了重伤。1915年,意⼤利加⼊了战争并向奥匈帝国宣战。维托⾥斯康复后,被派往意⼤利前线。
当时奥地利⼈控制了⼭脉,维托⾥斯平时喜欢爬⼭于是被派去当军队的登⼭向导。尽管当时战争条件⾮常艰苦,维托⾥斯仍然继续思考他的数学问题,并在1916年取得了⼀些突破性的进展。他在战场上投稿,发表了平⽣第⼀篇论⽂“第⼆类四阶空间曲线的⼀种特殊⽣成⽅法”。因此,他得以在春季学期回到维也纳继续修课。
1918年初,他的研究取得了更⼤的进展,并且有机会阅读了数学家Felix Hausdorff在1914年出版的名著“集合论基础”。之后,维托⾥斯⼜归队参战。1918年10⽉,奥匈帝国战败,维托⾥斯被意⼤利⼈俘虏并囚禁,直到1919年8⽉才重获⾃由。在监狱的9个⽉⾥,维托⾥斯的身体得到了很好的治疗。更重要的是,在狱中他完成了博⼠论⽂的写作。
他被释放返回维也纳后,于1919年12⽉向维也纳⼤学提交了以连通集为主要内容、题为“稳定量化”的论⽂并于1920年7⽉获得了数学博⼠学位。他的两位联合导师是Gustav von Escherich和Wilhelm Wirtinger,就是之前和他⼀起讨论⽤拓扑学⽅法建⽴流形⼏何的两位教授。维托⾥斯的博⼠论⽂于1921年发表在《数学和物理⽉刊》第31卷,被后⼈认为是他最重要的数学理论贡献之⼀。
维托⾥斯在1919年10⽉获得了数学和⼏何的教师资格。然⽽,他在⾼中教书不久就收到了导师Gustav von Escherich寄来的明信⽚,祝贺他完成了出⾊的毕业论⽂,并为他推荐了格拉茨⼯业⼤学助理教授的职位。维托⾥斯接受了教职,在那⾥成为了Roland Weitzenb?ck教授的助⼿,后者研究数论和不变量理论。1922年,维托⾥斯转回到维也纳⼤学当助教。
在那⾥,他写了好⼏篇论⽂,其中关于⼆次域的⼀篇是作为申请永久职位⽽提交的,得到了著名数学家Hans Hahn的推荐。1927年,他应聘副教授到了因斯布鲁克⼤学。翌年,他⼜应聘回到了维也纳技术⼤学,成为数学学院的正教授。1930年,他折回因斯布鲁克⼤学出任数学教席正教授,在那⾥⼯作⾄1960年69岁时退休。
1920年代是拓扑学发展的⻩⾦时期。
维也纳产⽣了⼀批拓扑学家,包括Hans Hahn,Karl Menger,Karl Reidemeister以及后来的Witold Hurewicz和Georg N?beling。在⼀个新学科萌发时期,许多新思想会⼏乎同时间在不同地⽅独⽴地出现。维托⾥斯是⼀个极其谦虚的⼈,从不参与优先权的争辩。
尽管如此,他被公认为第⼀个引⼊“滤⼦”概念的⼈并且是最早定义“紧空间”的⼈之⼀,⽽紧性是滤⼦序列收敛的条件。他还引⼊了“正则性”概念并⾸先证明了紧空间是规范的。
1925年,维托⾥斯获得洛克菲勒奖⾦,到荷兰阿姆斯特丹作了三个学期的学术访问。
在那⾥,他加⼊了由著名数学家L. E. J. Brouwer组织的代数学讨论班,其他参与者还有Pavel S. Aleksandrov,Karl Menger,David van Dantzig,Witold Hurewicz等数学家。受该研讨会代数学思想的影响,维托⾥斯开始研究代数拓扑学。他回到维也纳之后⽴即开课讲授同调群和上同调群理论,研究拓扑空间的各种代数不变量。
课程⾥,维托⾥斯介绍了⼏个拓扑学猜想,并提供了⼀些可能的证明思路。⼀位前来听课的同事瓦尔特·迈尔根据他的建议证明了其中⼀个猜想,维托⾥斯随即对证明做了最后的完善,最后两⼈于1930年建⽴了代数拓扑学⾥著名的迈尔–维托⾥斯正合列理论,把拓扑空间上同调群转化到拓扑⼦空间中并为这些群的计算提供了⼀个重要⽅法。
说起来这位迈尔也是个有故事的⼈物。他和维托⾥斯⼀样,是⼀战退伍军⼈。
但当年作为犹太⼈他很难在⼤学⾥找到教职,只好经营⼀间⼩咖啡店借以谋⽣。1926年,他得到爱因斯坦的推荐被维也纳⼤学聘为数学讲师,从⽽有机会旁听了维托⾥斯的拓扑学课程。1930年,迈尔出版了《黎曼⼏何》⼀书。后来,迈尔成为爱因斯坦在柏林和普林斯顿的助⼿和合作者,得到⼀个“爱因斯坦的计算器”绰号。1933年,爱因斯坦在筹划迁居美国时,需要在普林斯顿⾼等研究院和加州理⼯学院之间作出选择。
当时普林斯顿答应同时给迈尔提供⼀个永久职位,⽽加州理⼯学院的经费则不⾜以雇请他,于是爱因斯坦选择了普林斯顿。爱因斯坦在给加州理⼯学院院⻓的答谢信中说,迈尔对他来说是如此重要以⾄他必须放弃所有别的考虑。迈尔跟随爱因斯坦加⼊了普林斯顿⾼研院后⼯作到1948年去世。不过,迈尔在后期回到了他⾃⼰喜爱的纯数学研究,没有在统⼀场论的研究中继续充当爱因斯坦的“计算器”。
1938年3⽉,德国开始吞并奥地利,随后在9⽉份⼊侵波兰。于是奥地利对德国宣战,全国陷⼊战争状态。在这第⼆次世界⼤战中,维托⾥斯再次⾃愿参军。但这时他已经48岁了。他被送往波兰战场,在那⾥他⼜⼀次受伤。不过,他依然⼤难不死,继续在军队服役到1941年。难能可贵的是,即使在战争期间,他仍然不时有⽂章发表。之后,他退伍并回到因斯布鲁克⼤学重操旧业。
这时他不再关注代数拓扑学,转向了概率统计和实分析⽅⾯的研究。
维托⾥斯⼀⽣发表了约80篇数学论⽂,其中只有⼀篇有共同作者。此外,他约半数论⽂是在60岁之后发表的,其中不乏战时积压下来的⼿稿。他奠定了⼀般拓扑学的基础,参与了代数拓扑学的创建。在这个领域⾥,好⼏个数学概念和定理以他的名字命名,诸如维托⾥斯拓扑、维托⾥斯同调,迈尔–维托⾥斯正合列、维托⾥斯–⾥普斯复形以及维托⾥斯–⻉格映射定理。
他103岁时发表了最后⼀篇论⽂,是“论某些三⻆级数和的符号”系列⽂章的第三篇。为此,维托⾥斯也被学界称为是“数学的玛⼟撒拉”。玛⼟撒拉是《希伯來圣经》记載中亚当的第七代孙,是世界上最⻓寿的⼈,据说他活了969年。
维托⾥斯是⼀位思想纯粹的学者。他在1947年写给L. E. J. Brouwer的⼀封信中说道:“作为院⻓,我被⾏政事务压得喘不过⽓来,以⾄我经常不得不去讲⼀些准备并不充分的讲座,更没有时间进⾏科学研究。幸运的是,这个学期很快就要结束了,我希望回去当⼀名科学家,⽽不是⼀个官僚。”
维托⾥斯因其毕⽣的数学贡献多次受到表彰,主要荣誉包括:1935年,当选为奥地利科学院通讯院⼠,1960年成为院⼠;1965年,当选为奥地利数学会会⼠;1984年,获维也纳技术⼤学荣誉博⼠学位;1884年获因斯布鲁克⼤学荣誉博⼠学位;1973年,获奥地利科学与艺术学院荣誉⼗字勋章;1981年,获奥地利共和国服务⾦奖和奥地利数学会⾦质奖章;1982年,获因斯布鲁克市功绩勋章;1992年,当选为德国数学会会⼠。
维托⾥斯后半⽣定居在因斯布鲁克的原因之⼀是那地⽅临近阿尔卑斯⼭。他太喜欢爬⼭和滑雪了。在那⾥,他加⼊了当地由冰川学家组织的登⼭体校。在数不清多少次的科学探索⾼⼭远⾜中,他总是扮演⼀个“冰川仆⼈”的⻆⾊,携带重型仪器进⾏地质测量和设置科学实验。他对岩⽯冰川特别感兴趣,还发表过关于Hochebenkar⼭区冰⽯块流和滑雪板弹性物理学的⽂章,以及“为登⼭者服务的⼏何学”的指引。
他甚⾄拥有使⽤航空照⽚来绘制地图的专利号,描述了⼀种对航空照⽚作差分校正以⽣成正射影像的⽅法。为此,有⼈还把他称为“正射影像之⽗”。他⻓期在冰⼭上滑雪,直到93岁时因身体不适在医⽣强迫性建议下才停⽌下来。
在个⼈⽣活⽅⾯,除了登⼭之外维托⾥斯喜欢⾳乐并有虔诚的宗教信仰。在家庭⽣活⽅⾯,维托⾥斯于1927年和克拉拉·冯·赖兴费尔斯结婚,两⼈有6个⼥⼉。克拉拉在1935年最后⼀个孩⼦出⽣时去世。次年,维托⾥斯娶了她的姐姐、当年失婚独处的玛丽娅。2002年4⽉9⽇,在时满100岁的妻⼦玛丽娅去世⼏周之后,维托⾥斯也在家中平静辞世,享年111岁。