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欧拉:分析的化身

 天选小丑 2022-11-22 发布于广西

“欧拉计算毫不费力,就像人呼吸或者鹰在风中保持平衡一样”,这种评价并不是对欧拉无与伦比的数学才能的夸大。欧拉在世时发表了530本著作和论文,死后留下的手稿丰富了此后47年的圣彼得堡科学院学报。他的不朽著作合为包括886本书和论文的《欧拉全集》,由瑞士自然科学学会从1907年开始出版,预计出成73本大四开本。

欧拉1707年4月15日诞生于瑞士巴塞尔,父亲是一位牧师。15岁时欧拉遵从父亲的旨意进巴塞尔大学学习神学。不过,他却迷上了约翰·伯努利的数学讲座。在伯努利的影响下,数学挤走了神学,而且欧拉在数学上的天赋也引起了伯努利的关注,伯努利让他每星期六下午到家里,单独给他授课。约翰的两个儿子非常喜爱欧拉的勤奋和突出的才能,他们成了好朋友,经常一起讨论数学问题。

1727年,19岁的欧拉关于船桅杆的数学问题获得了巴黎科学院提名奖,从而在欧洲数学界崭露头角。同年,圣彼得堡科学院向欧拉发出了邀请。在圣彼得堡,欧拉的卓越工作促进了俄国数学的发展。1741年,欧拉应弗里德里克大帝的邀请担任柏林科学院院士,1766年又在叶卡捷琳娜女皇的热情邀请下重回圣彼得堡。俄国人民深深地爱戴欧拉,以至于俄国数学史家总是将欧拉当做俄国数学家。

由于过度工作,欧拉在28岁的时候右眼就已经失明。1766年回到俄国后,严酷的寒冬使他左眼的视力急剧衰退,最终双目失明。厄运还没有结束,1771年,圣彼得堡突起大火,殃及欧拉的住宅,一位仆人冒着生命危险将欧拉从大火中背了出来,可是欧拉的书库、大量的文稿和研究成果却全部化为灰烬。

沉重的打击并没使欧拉屈服,他以惊人的毅力与黑暗作斗争。他让自己的女儿记下他的口述。欧拉超常的记忆力和非凡的心算能力,使得他仍然以惊人的速度发表数学论文。

今天,我们几乎可以在数学的任何分支中都看到欧拉的名字:初等几何中的欧拉线,立体几何中的欧拉定理,解析几何中的欧拉变换,微积分中的欧拉积分,数论中的欧拉函数,等等,真是令人目不暇接。你可能想不到,最常见的数学常数e,就是以欧拉名字的第一个字母命名的。欧拉关于微积分的5部里程碑式著作是:《无穷小分析引论》(1748),《微分学原理》(1755),《积分学原理》(1768—1770),《求证最大和最小值曲线的方法,或等周问题的解答》(1741),《力学,或运动学分析》(1736)。

大量的数学研究并没有使欧拉牺牲他的天伦之乐。欧拉一生结过两次婚,是13个孩子喜爱的父亲,他和孩子们一起做游戏,一起念诵《圣经》。1783年9月18日的傍晚,欧拉请朋友吃晚饭。当时天王星刚刚被发现,吃饭时欧拉向朋友介绍了对它的轨道的计算。然后喝茶,在逗孙子玩的时候,欧拉突然中风,烟斗从他的手上掉了下来,他说了一句“我要死了……”于是,“他停止了计算,也停止了生命”。

虽然欧拉没有能像笛卡尔、牛顿那样为数学开辟出撼人心灵的新分支,但是没有一个人像他那样多产、像他那样巧妙地把握数学,也没有一个人像他那样利用代数、几何和分析的手段产生那么多令人钦佩的结果,他为数学增添了无限的光彩,在微积分、微分方程、函数理论、变分法、无穷级数、坐标几何、微分几何以及数论等领域都留下了永恒的成就。伯努利后来在给欧拉的一封信中这样赞许他:“我介绍高等分析的时候,它还是个孩子,而您正在将它带大成人。”欧拉虽然没有为学生讲过课,可是他的书对欧洲数学产生了深远的影响。拉格朗日常说:“读读欧拉,读读欧拉,他是我们大家的老师。”欧拉被誉为“分析的化身”。

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