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法国数学到底凭什么那么强?!

 hercules028 2020-01-14

在之前,曾经有过数学史家评论,认为只有两个人,能够真正意义上被称为数学全才的,一个是冯·诺依曼(John von Neumann),还有一个,就是庞加莱。

庞加莱

1854年,庞加莱出生在法国东北部南锡,一个声望显赫的家族里。他的父亲是当时法国颇具名望的生理学家和医学教授。

但是和其他数学天才不一样的是,庞加莱小的时候并没有表现出惊人的数学天赋。本身就患有运动神经系统疾病,再加上5岁患上白喉后,更是雪上加霜。以至于当时的庞加莱视力下降严重,行为迟缓,有时还词不达意。

幸运的是,上帝给庞加莱开了另外一扇窗。

庞加莱上课的时候,因为视力严重下降,而经常看不清黑板。但这并没有让庞加莱丧失继续学习的信心。他坚持靠听和记忆,来进行学习。

大概是因为长期这样的锻炼,庞加莱的小脑出奇的发达。庞加莱上学的时候,几乎能够做到过目难忘,甚至可以在没有手写运算过程的情况下,依靠自己的记忆力和逻辑能力,写出一大篇可定稿的文章。

等到庞加莱15岁的时候,庞加莱对数学展现出了极大的热情,和超乎常人的天赋,他的老师曾经形容庞加莱是一个“数学怪兽”。因为这个“数学怪兽”几乎包揽了法国高中学科竞赛的第一名。

1873年,19岁的庞加莱参加了巴黎综合理工学院的入学考试。事实上这所学校并不好进,主考官出的题目也相当刁钻。但庞加莱凭借着他大脑惊人的运算能力,在几何作图零分的情况下,以第一名的成绩,考入了巴黎综合理工大学。

在校期间,庞加莱对高斯的椭圆函数研究做了进一步的推广,并且发表了第一篇论文,就获得了国际声誉。并在师从著名的数学家师查尔斯·厄米特后,年仅25岁就以微分方程研究的论文,获得了博士学位。

1881年,庞加莱回到巴黎大学担任教授,在任教的几十年间,庞加莱先后讲授了数学分析、电学中的数学、天文学、热力学等众多课程。

据说当时的军政部长认为天文学是一个愚蠢的学科,并下令砍掉“没用的天文学”。此时的庞加莱却站出来说“我来教这门课”。

官员们就只好悻悻闭嘴,因为谁也不敢阻拦庞加莱开设任何科学课程。

1885年,刚刚创刊不久的瑞典数学杂志《ActaMathematica》,出现了一则引人注目的通告:了庆祝瑞典和挪威国王奥斯卡二世,四年后的60岁生日,将举办一次数学问题比赛。

其中一个问题,就是找到多体问题的所有解。

事实上,一直在研究微分方程的庞加莱,很早之前就已经注意到了这个三题问题。甚至花了两年的时间去专门写了一篇论文。

尽管庞加莱的解答并没有完美的解决这个问题,但在庞加莱和评委反复书信及交流了近一年后,促使庞加莱得出;

即使其中某一天体的初始位置发生微小改变,也会是长时间演化后的结果大不相同这么一个重要结论。还顺便创造出混沌理论,至此开创了混沌学。评委维尔斯特拉斯甚至很有预见性的指出:

“这个工作不能真正视为对所求的问题的完善解答,但是它的重要性使得它的出版将标志着天体力学的一个新时代的诞生。”

1887年,庞加莱入选了法国科学院,并在1906年,获得了当时法国学者的最高荣誉——法兰西学院院士

前排左一:庞加莱

庞加莱的一生中,在数学和物理中都有很大的建树,其中以庞加莱命名的发现,就有庞加莱球面、庞加莱映射、庞加莱引理。

其中庞加莱定理,有一个引申出来的有趣的说法:

如果有无数多个猴子随机敲打字机无穷多时间,总会敲出无数篇哈姆雷特的全文。甚至,只要我们有无穷长的时间,那么宇宙中的一切事物都可能重演一遍。

在庞加莱的贡献中,最引起轰动,应当是几乎将后续的拓扑学家搞死的“庞加莱猜想”。


1904年,庞加莱提出猜想:在一个封闭的三维空间,假如每条封闭的曲线都能收缩成一点,这个空间就一定是一个三维圆球。

这个猜想极大的震惊了当时的业界,不仅促进了当时拓扑学的诞生和发展,也成为了美国克雷数学研究所悬赏的数学方面七大千禧年难题之一。

最终在2006年,俄罗斯数学鬼才佩雷尔曼证明了三维庞加莱猜想。

佩雷尔曼

事实上,庞加莱在相对论上也做出了贡献,在1898年提出了“光速不变性”的假设。甚至早于爱因斯坦提出狭义相对论的时间。只是相对于爱因斯坦,庞加莱的研究更偏向于纯数学方向。

1921年,爱因斯坦评价庞加莱为相对论的先驱之一:

洛伦兹已经认出了以他命名的变换对于麦克斯韦方程组的分析是基本的,而庞加莱进一步深化了这个远见……

在法国,像庞加莱这样数学大牛还有很多,比如让数学系学生闻风丧胆的费马、拉格朗日、柯西、拉普拉斯、傅里叶等等。

不得不说,法国有着十分深厚的数学文化底蕴。

十七世纪中叶,当时还不算知名的数学家马兰·梅森,才华横溢。尽管他的贡献并不突出, 但他性格温和,并且热爱交友,与整个欧洲的科学家都有着联系。这些科学家长期讨论数学问题的沙龙聚会,是当时整个欧洲的学术交流中心,后来发展成为梅森学院。

当时法国的统治者路易十四,为了更好的推动法国科学的发展,决定建设一所国家级的科学院。因此路易十四对梅森学院进行了丰富的赞助,以免除这些科学家在经费上的后顾之忧。


不仅如此,路易十四还花了很大功夫,在国外挖来了一大批著名的数学人才,甚至还迅速建立起一套挖掘人才、教育人才的长效机制。

而法国数学在迎来了雄心勃勃的年轻政治家莱布尼茨后,更是达到了顶峰。

依靠着先进的制度,完善的机构,优秀的人才的云集以及高校的重视,法国数学形成了完美的数学底蕴,而这个底蕴,很大程度上,支撑了法国走向强国路程。


为什么这么说呢?


其实纵观法国的数学发展历程以及培养的数学人才,他们最重视的无非是,这些强大的科学人才,其实都具备了强大的理科思维。


理科思维通俗一点说,就是一种善于按步骤解决问题、推演答案的能力。

这些数学家、物理学家抢手的背后,是因为他们强大的技术以及理科思维,是现代社会发展不可或缺的资源!

进一步说不论是当今的高薪热门职位,比如基金证券、互联网、计算机等;

还是未来的新兴职业:人工智能、5G技术、生物科技等都需要理科思维强大的人才。

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