欧拉轶事:他就像数学界中的贝多芬

作者: Cloudiiink

来源: 知社学术圈

发布日期: 2017-10-09 17:02:04

莱昂哈德·欧拉是历史上最多产的数学家之一,他在数学、天文学、光学、工程学等多个领域都有重要贡献。他的计算能力和记忆力超乎寻常,即使在失明的情况下仍能继续学术工作。欧拉的信件和著作对后世产生了深远影响,他的生平事迹和贡献通过邮票和钞票等形式被后人纪念。

在我们每个人经历的教育阶段中,都会出现几个科学家的名字。然而在牛顿、伽利略和爱因斯坦之外,可能有一个人在孩提时代更加闪耀,能够熟练掌握四种基本算术运算。正是他的存在,我们才得以看到数学诸多分支中的种种重要常数、公式、定理。他的名字就是欧拉。莱昂哈德·欧拉(Leonhard Euler)1707年出生于瑞士,可谓人类历史上智力超常的杰出人士之一。

首先我们来看看这些数字:在他76年的生命中,共发表了800多份工作,总计约3万页。据说在18世纪的科学和数学文献中,拥有欧拉署名的几乎占到了三分之一。在他去世后,其讣闻用了56页纸才囊括了他的所有出版物。然而,即便是这些数字也无法充分描绘这样伟大的头脑。他惊人的天赋还反映在生活的趣事中。也许很多人知道,欧拉能够将维吉尔的《埃涅阿斯纪》倒背如流,具体到每一页开头结尾是什么。

记忆力并非欧拉大脑唯一能媲美现代机器的能力,他的计算能力也是超乎寻常。在生命的最后17年中,由于左眼的白内障问题以及右眼的变性损伤,欧拉几乎处于失明的状态。然而这并没有影响他的学术产出,甚至有所促进。用他的话说:“这样的话,我就更不容易分散注意力。”他曾一度平均每周产出一篇工作,还自嘲这惊人的工作量:我的铅笔要胜过我的头脑。就像贝多芬无法听到他的音乐,欧拉也几乎看不见他的计算。

但是在脑海中,他能够清晰地计算月球的运动规则,表达出来连没有受过数学训练的裁缝学徒都能够明白。有一次,两个学生对于17项的求和结果产生了分歧,两个计算在小数点后第50位不同。欧拉只用了片刻就在脑海中计算出了正确结果,没用铅笔也没用书写板。其同事孔多塞在欧拉葬礼上的悼文中引用了这则故事,并称他为“大自然造就的最伟大而卓越的人之一”。

有趣的是,如果欧拉追随父亲的脚步,到新教教会做一名牧师,那么他可能将与数学无缘。至于欧拉走上数学与科学这条路,他家的好友,数学家Johann Bernoulli起到了关键性作用。无论在学业还是职业阶段,欧拉的才能都领先于他人,很快便脱颖而出。这使他有机会前往圣彼得堡和柏林的科学院担任重要职位。

作为历史上最多产的数学家,我们称之为经典数学的主要奠基人,欧拉不仅探索了广泛领域,引入了我们今天还在使用的诸多概念,而且还在其他学科颇有建树,比如天文学、光学、工程学、磁学、弹道学、航海学、造船、哲学和音乐等。可以说,他的音乐理论未能取得巨大成功,原因在于对音乐家来说,他的数学计算太先进了;而对于数学家来说又太具音乐性。尽管欧拉并没有全心致力于职业教学,他却拥有着传播知识的天赋。

1768年,以欧拉写给学生的书信为基础的三卷版文集《Letters to a German Princess, On Different Subjects in Physics and of Philosophy》开始出版,并成为了畅销书。实际上,欧拉的信件也是一份非凡的宝藏。著名的哥德巴赫猜想可谓尚未解决的最古老的数学问题之一,它最早就出现在德国数学家哥德巴赫在1742年写给欧拉的信中。

两人在圣彼得堡科学院相识后,就成为了朋友。1783年9月18日,身在圣彼得堡的欧拉正在计算热气球的上升情况——这在当时的欧洲曾引发热烈讨论。同时,他还在晚餐上和同事Anders Johan Lexell探讨新发现的天王星的轨道问题。孔多塞这样记述道:后来喝茶的时候,欧拉正和小孙女玩耍。他的烟斗突然掉到地上,自此离开人世,离开了他毕生的计算事业。可以说,欧拉对于微积分的发展起到了重要推动作用。

法国数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯曾这样评价欧拉对于数学的贡献:“读欧拉的著作吧,在任何意义上,他都是我们的大师。”后人对欧拉的纪念可谓形式多样,其中最普遍的便是邮票和钞票。

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