| 在柏林期间,他的研究领域非常宽泛,尤其在微分方程、曲面微分几何等方向上,进行了开拓性的探索。此外在物理与力学方面,如行星运动、刚体运动、热力学、弹道学等学科的研究上,也取得了重大的突破性成就。
欧拉重视数学教育,虽然没有很多机会亲自授课,但写过许多通俗生动的数学读物。他还特意为青少年写过一本书— —《给德国公主的信》,其中谈到对物理、数学乃至所有科学的思维、语言文字乃至文学、真理、信仰的看法。
欧拉自始至终固守他那来自基督教家庭、自幼就建立起来的信仰。尽管非常不喜欢抛头露面,又不善言辞,可是一旦遇上那些大牌哲学家鼓吹无神论,欧拉就如勇士一般,冲上前去,与之辩论。有趣的是,欧拉在辩论中所使用的论据都是取自他最熟悉的数学。
休谟是位英国的哲学家和历史学家,同时也是位外交官,曾出使法国,后来还当上了英国的副国务大臣。他是经验主义哲学的代表人物,其著作如《人性论》和《自然宗教对话录》等对后世颇有影响。1765年前后,休谟在担任驻法大使临时代办期间,四处宣讲,批判所谓“宇宙设计论”,给予基督教沉重的打击。休谟的无神论基本观点是:因为无人能从物质上或理性上证明上帝的存在,所以上帝根本不存在,那仅仅是某些人信仰的对象罢了。
休谟曾游历普鲁士,不忘宣讲他的无神论。欧拉公开挑战,反驳休谟,颇为有趣:
“你知道什么是-1的平方根(即-1)吗?它既看不见也摸不着,这个数字既不等于0,也不大于0,也不小于0 。按照你的逻辑,你该说:-1的平方根是不存在的物质,所以数学里不该有它。但是,如果没有负数的开平根,就不可能把 12分解成两个数字之和,其乘积等于40。[注:12=(6+-4)+(6--4)]世界上看不见的,却深深存在于我们意识里的事物太多了,你知道吗?即使我们无法用物质去证明-1的平方根之存在,它事实上却存在着,否则数学都不存在了。因此,你所说‘无法用物质证明其存在的,其实就是不存在的’,这是大错特错!让我告诉你:上帝依然存在,即使无法用物质去证明。”
难怪人们说欧拉像一只鸟,翱翔在天空靠着双翼,一翼是数学,另一翼则是信仰。也许人们更该惊叹约翰·伯努利教授的先见之明,欧拉真的可以称得上是数学家中的神学家!
虽然欧拉没有成为一位专职传道士,但他笃信基督。那浸润在灵魂深处的信仰,赋予了欧拉一颗仁爱宽厚之心。欧拉品格高尚,为人谦卑,即使在成为举世瞩目的大数学家后,他不忘师恩,继承和发扬了大师风范,提携培育新人,以使科学事业薪火相传。他用生动的语言编写了大量的数学书籍,旨在吸引和培育有才华的青年,引导他们步入数学的殿堂。不仅如此,欧拉胸怀宽广,亲手提携后起之秀,例如他栽培大数学家拉格朗日成名的故事,即在数学史上传为美谈。
当时,19岁的法国后起之秀拉格朗日与欧拉通信讨论“等周问题”。这个问题属于一类所谓“广义极值”的问题,它的研究与解决产生了一个新的数学分支“变分法”。这个名词就是欧拉定的,当时他也在研究这一类问题。“广义极值”问题更早可以回溯到牛顿、莱布尼兹和伯努利们的时代。当年,约翰·伯努利提出那个著名的“最速降线问题”,挑战其他数学家,可看作是“变分法”的起源。欧拉同拉格朗日一样,也找到了解决这类问题的一般方法,但他故意压下自己的论文,而让拉格朗日率先发表其研究成果。拉格朗日成为“变分法”的开创者,一举成名。后世的数学家们明白了真相,如今的教科书里公正地称欧拉和拉格朗日都是“变分法”的创始人:“变分法”中的基本方程就以欧拉的名字命名;“变分法”中的一条非常基本与重要的原理则被称为欧拉—拉格朗日定理。
重返圣彼得堡:黑暗里再造辉煌
欧拉旅居柏林期间,俄国人没有舍弃他,尽管俄罗斯与普鲁士当时处于敌对关系。彼得大帝的女儿伊丽莎白继承俄国沙皇王位,对欧拉十分尊崇与关照,继续支付给欧拉院士津贴。当俄罗斯军队入侵柏林远郊,欧拉在当地的农庄误遭抢劫,女皇知道后特意安排赔偿。
女皇叶卡捷琳娜二世登基以后,励精图治,承续彼得大帝开创的事业,国家的科学文化重新获得发展良机。然而这时俄国的数学已经落后于西欧,叶卡捷琳娜二世想起了正在普鲁士执数学之牛耳的欧拉,于是亲自下令搬请欧拉重回彼得堡。1 766年,当欧拉回到寒冷的圣彼得堡的时候,叶卡捷琳娜二世已经为他准备好一套供18个人居住都绰绰有余的豪宅,她知道欧拉孩子多。女皇还亲自在皇宫设宴,以皇室的高规格接待这位曾为俄国做出无与伦比贡献的老数学家。
拿破仑是结交数学家最多的国王,而与皇家来往最多的数学家当属欧拉。俄国的四位女皇都对欧拉极其尊重,给予他皇室规格的礼遇。
相形之下,普鲁士国王实在是冷落了欧拉多年。欧拉其实并不十分在意国王的冷眼,应召返回圣彼得堡是因为他早已把俄国视为第二故乡。可他这一“跳槽”,客观上令国王失去颜面。腓特烈心理也开始不平衡了,他曾写信给拉格朗日说:“ 欧洲最伟大的国王希望欧洲最伟大的数学家在他的宫里。”
欧拉在他快60岁的时候,左眼又患上了白内障,有人说那是他工作的劳累和俄罗斯的严寒气候所造成的。欧拉视力一天天衰退,他做研究完全靠心算推导。在还能朦朦胧胧地看见东西的几年里,他用粉笔大字把想到的算式与关键推理步骤写在一块大黑板上,再口述一些必要的文字说明,解释他的想法与推导过程,让大儿子或学生记录下来。而在完全失明后,他就只能凭借自己那超级记忆力和心算能力,进行数学计算与推导,继续发明一条又一条的数学公式和定理了。
如此工作长达17年,直至逝世。他研究了天文学中的“三体问题”,一个刻画太阳、地球和月亮在相互引力下运动规律的难题。欧拉特别地对于“月球的运动与摄动”的问题进行了深入研究,建立了月球围绕地球运动的完整理论和准确计算方法。他的研究报告问世后立即引起轰动。众所周知,这是牛顿生前曾经尝试过,但却未能解决而抱憾终生的大问题。
欧拉对于上帝的信仰是无可动摇的,晚年依然为捍卫信仰而与当时的无神论学者们辩论。当大名鼎鼎的哲学家狄德罗到俄国来宣传无神论时,欧拉又一次迎上前去,与他在宫廷辩论。
欧拉的想法是,上帝的存在超越人们的认识与理解能力。若是仅仅以自身的所谓学识或经验来论证上帝存在与否,势必浅薄,毕竟人类尚不能认识的事物太多了。越是人类不能解释,而又客观存在着,并且呈现奇妙规律的东西,则越是昭示着万能的上帝之存在。欧拉对狄德罗开门见山,只说了一句话,狄德罗就知难而退了。
欧拉说的又是数学,那个连现在的高中生都知道的“欧拉公式”:
eiπ+1=0
这是一个欧拉从数学逻辑与运算上证明了的、令数学家乃至世人倍感奇妙与震惊的公式。公式可以得到完美的数学证明,也并不难,高中生都能听懂。但人们其实并不明白:何以一个简单到不能再简单的数学表达式,竟然把科学中最常用的5 个常数联系在一起?无法解释的奥妙!欧拉在说出那个公式后,接着说:“所以上帝存在,请回答!”狄德罗非常聪明,马上明白了欧拉的意思。他也不懂欧拉的数学,于是甘拜下风,不再争辩。人们对于欧拉的有神论也许不敢苟同,但对他那独特的、奇妙的思维方式定会由衷地赞叹,坚信只有像欧拉那样全身每一个细胞都为数学呼吸,每一根神经都为数学紧张的人,才能为数学书写辉煌的历史。
眼睛看不见了,但意志坚强,思维依然活跃。欧拉在黑暗中,除发表了大约400篇研究论文之外,还完成了《微积分原理》、《积分学原理》与《代数学引论》等名著,有俄文、德文与法文的几种版本,都是后世几代数学家必读的课本。因此,19世纪的大数学家高斯说:“研读欧拉的著作,永远是学习数学的不二法门。”
众所周知,牛顿和莱布尼茨是“微积分”的创始人,读他们的原著令人有恍若隔世,相距遥远之感。而250年前,欧拉写的数学已经就是今天数学的形式。应当说,欧拉是推动数学走向现代化的巨擘。
欧拉之所以能够在失明后继续高效率地工作,多亏了他那出奇的超级记忆力:他能铭记那个时代所有重要的数学结果,不仅背得出前100个素数,还背得出其中每个素数的前10次幂。
欧拉善于心算,非常人所能。一次,他的两个学生分别计算一个收敛级数的前17项之和,可是他 上一页 [1] [2] [3] [4] 下一页 |