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数学领域的金字塔与变分学

时间:2023-11-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:18世纪有一位数学家曾被拿破仑以“数学上崇高的金字塔”这句话来形容和称赞。欧拉发现拉格朗日的方法比他以前找到的还要好,为了使这年轻人能完成这工作,他把自己的工作收起来不发表,并鼓励拉格朗日继续这方面的工作,于是就有了后来数学的一个新分支——变分学。10年之后他写信给法国数学家达朗贝尔,表示他19岁时发现的变分学是一个重要的工作,由于这个发现他能够统一处理力学问题。

数学领域的金字塔与变分学

18世纪有一位数学家曾被拿破仑以“数学上崇高的金字塔”这句话来形容和称赞。你知道他是谁呢?

他就是我想介绍的约瑟·路易·拉格朗日(Joseph-Louis La grange 1736—1813)。你如果有机会翻看大学物理力学书,你就会看到许多拉格朗日有关的方法、定理和发现。

可是你知不知道他并不是很早就显现对数学有兴趣,而是在看到一本“奇书”后,数学的兴趣火花才被点燃。后来在短短的一年时间独自研究数学,创立了一门新的数学。在16岁时(有人说是17岁,或19岁,历史较久,年代搞不清了)成为大学数学教授。

你会问:“你是不是在贩卖‘神童天才论’?哪有这样聪明的人呢?我是否也能像他那样?”

我的回答是:这世界是这么大,各种人有各种各样的才能。有些人在适当的条件和机会,把自己的才华发挥,作出对人类幸福有贡献的事业,他就算是一个有用的人。有些人就像高尔基所说的不能燃烧的木材,在泥沼里逐渐腐烂。一个人早晚什么时候有成就不是重要的事,最重要的是在他生命结束之前,他已作出了对人类有益的事。拉格朗日就是这样的一个人,或许这点我们可以学习他。

拉格朗日是在1736年1月25日诞生于意大利的都灵市(Turin),在1813年4月10日去世于法国的巴黎

他的父亲是负责萨地拿区的军事官员,在当地算是有相当地位及财富,他共有11个孩子,拉格朗日是长子,其他大部分都夭折,只有少数生存到成年。

拉格朗日在都灵学校念书时,要学一些古典文学、希腊文,读一点欧几里得的《几何原本》和阿基米德的一些几何工作。可是他对这些数学并不感到兴趣。有一天,他读到英国数学家Halley在《哲学会报》(Philososphical Transactions)发表的《近世代数在一些光学问题上的优点》(On the excellence of the mod ern algebra in certain optical problems),引起了他对数学的兴趣,他开始研究和探索数学。(www.xing528.com)

他少年时,他的父亲因搞投机买卖,把家产用尽。拉格朗日后来回顾这本来可以继承一大笔财产,转眼之间变成穷光蛋的日子,这样评述:“这是好事,如果我继承了财产,可能我就不会搞数学了。”这是很可能的事,意大利多了一个袴子弟,而人类就少了一个杰出的数学家。由于他掌握了当时的“现代数学分析”,都灵市的皇家炮兵学校请他当教授,他要教比他大许多的学生的数学。

19岁时,他写信给欧拉。当时欧洲最著名的数学家,讲他解决了“等周问题”(Isoperimetrical problem),这是50多年来众人讨论的问题,他为了解决这问题创立了一些变分学(Calcu lus of variation)。欧拉发现拉格朗日的方法比他以前找到的还要好,为了使这年轻人能完成这工作,他把自己的工作收起来不发表,并鼓励拉格朗日继续这方面的工作,于是就有了后来数学的一个新分支——变分学。

变分学是研究力学一个重要的工具。

他在19岁时写的关于变分学的基础工作,他已经决定以后用来处理固体和流体的力学问题。

他在23岁时已经梦想写一本叫做《解析力学》的书,他想他的变分学可以用来处理一般力学问题,就像牛顿所发现的重力原理可以用来处理天体力学一样。

10年之后他写信给法国数学家达朗贝尔(D′Alembert),表示他19岁时发现的变分学是一个重要的工作,由于这个发现他能够统一处理力学问题。

他的看法今天还证明是正确的。

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