史曉雷
在科學(xué)史上,17世紀(jì)屬于牛頓,18世紀(jì)則是歐拉的天下。他是歷史上最多產(chǎn)的數(shù)學(xué)家,一生完成的論文和著作有886篇或部,其中數(shù)學(xué)著作占了一大半。正如貝多芬耳聾之后并未阻擋他對音樂創(chuàng)作的激情一樣,歐拉在晚年雙目失明的17年中,依然保持了驚人的創(chuàng)造力,依靠口述完成了大量的著作和論文。歐拉不是純粹的數(shù)學(xué)家,他在物理學(xué)、天文學(xué)領(lǐng)域均有很深的造詣,在生理學(xué)和文學(xué)方面,也是知識淵博的學(xué)者。
1707年4月15日,歐拉生于瑞士的巴塞爾,他的父親是一位牧師,早年畢業(yè)于巴塞爾大學(xué),是數(shù)學(xué)家雅各布·伯努利的學(xué)生。1720年,13歲的歐拉在父親的要求下進(jìn)入巴塞爾大學(xué)學(xué)習(xí)神學(xué),但他在數(shù)學(xué)上的天賦很快引起了數(shù)學(xué)家約翰·伯努利的注意,約翰慷慨決定每周末單獨輔導(dǎo)歐拉一次,歐拉非常珍視這樣的機會,每次他都把問題想得很深入,并且?guī)ПM可能少的問題去請教老師。在約翰的精心指導(dǎo)下,歐拉的數(shù)學(xué)突飛猛進(jìn)。1724年,17歲的歐拉獲得了碩士學(xué)位,父親執(zhí)意要他做牧師,但在伯努利家族的勸說下,最終父親同意了讓歐拉研究數(shù)學(xué)。
1727年,巴黎科學(xué)院就“在船上安裝桅桿”的問題設(shè)獎?wù)鞔?。歐拉提交了一篇論文,但沒能獲得獎金,僅得到了榮譽提名獎,原因可能是他當(dāng)時壓根就沒有見到過一艘船。之后,他向巴塞爾大學(xué)的教授職位提出申請,結(jié)果又失敗了。歐拉并沒有灰心,因為當(dāng)時在圣彼得堡科學(xué)院任職的丹尼爾和尼古拉告訴歐拉,圣彼得堡科學(xué)院的醫(yī)學(xué)部有個職位,讓他前去應(yīng)聘。歐拉為此一頭鉆進(jìn)了生理學(xué),為此還跑去旁聽巴塞爾大學(xué)的生理學(xué)課。等他到了圣彼得堡時,恰逢俄國女皇葉卡捷琳娜去世,科學(xué)院一片混亂,醫(yī)學(xué)部的職位也沒人管了,歐拉趁機進(jìn)了數(shù)學(xué)部,埋頭于他心愛的數(shù)學(xué)研究中,1731年成為教授。
1733年,在丹尼爾返回瑞士后,歐拉接替他擔(dān)任了科學(xué)院數(shù)學(xué)部的領(lǐng)導(dǎo)職責(zé)。那一年歐拉娶了一位畫師的女兒。他像喜歡數(shù)學(xué)一樣喜歡孩子,他前后結(jié)過兩次婚,一共有13個孩子,不過只有5個幸存了下來。
歐拉是科學(xué)史上為數(shù)不多的可以在任何地點、任何情況下進(jìn)入工作狀態(tài)的科學(xué)家,他常常一手抱著嬰兒,一邊寫他的數(shù)學(xué)論文,稍大的孩子就圍在他的身邊嬉戲。在圣彼得堡,歐拉勤奮地工作,公開發(fā)表了55篇論文,出版了他的第一本著作《力學(xué)》,還參與了俄國政府分配的許多額外工作,比如編寫教材,改革度量衡、設(shè)計拱橋等。由于過度勞累,在1735年的一場病后,他的右眼失明了。
1741年俄國政局陷入混亂,科學(xué)院被一些不學(xué)無術(shù)的人所把持,歐拉憤然離開俄國,到了普魯士的柏林科學(xué)院。
歐拉在柏林期間,完成了300多篇論文和大量著作。值得一提的是歐拉不但是數(shù)學(xué)研究的巨匠,還是一位杰出的科普大師,他擁有化腐朽為神奇的力量,能把艱深的科學(xué)知識以明白暢曉的形式表達(dá)出來,而且文字優(yōu)美,有“數(shù)學(xué)家中的莎士比亞”之美譽。在普魯士期間,他以通信的形式輔導(dǎo)一位公主物理、哲學(xué)、音樂、邏輯、倫理等知識,后來這些通信以《給一位德國公主的信》出版,因其文筆優(yōu)美、通俗易懂而在歐洲廣為傳播。
1766年,在俄國女皇葉卡捷琳娜二世的盛邀之下,歐拉重返俄國圣彼得堡,這次歐拉得到了優(yōu)厚的待遇,皇室提供了一套可供他們?nèi)遥保缚诰幼〉姆孔?,家具一?yīng)俱全,還配備了一名皇家的廚子。不過倒霉的事迅速包圍了歐拉,到圣彼得堡不久,歐拉的左眼因患白內(nèi)障而失明,他完全陷入了黑暗的深淵。
1771年,圣彼得堡的一場大火又差點要了他的命,多虧了他的仆人腿腳利索,才把他背出來,可惜的是他的許多手稿成了灰燼。但這些都未能阻止他在數(shù)學(xué)上探索的腳步。歐拉似乎是為數(shù)學(xué)而生的,在雙目失明的情況下,憑著自己超強的記憶力和頑強的毅力,先是通過粉筆把公式寫在一塊很大的石板上,然后口授,由他的兒子筆錄來完成論著。厄運并沒有阻擋歐拉探索數(shù)學(xué)奧秘的腳步,相反,他在雙目失明之后,完成了400多篇論文,這段時間反而成了他一生創(chuàng)作的高峰期。
歐拉從來不服從命運的安排,他說如果命運是塊頑石,他就是一把大鐵錘,要把這塊頑石砸得粉碎。
歐拉的心算能力和記憶能力在數(shù)學(xué)家中是罕見的,一次他的兩個學(xué)生在計算17項數(shù)字之和時發(fā)生了爭執(zhí),原來兩人的計算結(jié)果在第50位數(shù)字不同。為了做出裁決,雙目失明的歐拉通過心算很快就得出了正確結(jié)果。也難怪法國物理學(xué)家阿拉果說,歐拉計算時毫不費力,就像人呼吸、或者鷹在風(fēng)中保持平衡一樣。
1783年9月18日下午,歐拉計算了關(guān)于氣球上升軌跡的問題,然后和家人吃晚飯,飯桌上還談起了天王星的軌道問題。飯后他一邊喝茶一邊和孫子們玩耍,突然,他的煙袋掉在地上,他留給后人的最后一句話是:“我要死了?!闭f完便停止了呼吸。
歐拉在數(shù)學(xué)上的成就包羅萬象,包括造船、金融、歷法、繪圖等應(yīng)用性非常強的領(lǐng)域。數(shù)學(xué)的分支中處處可以見到以歐拉命名的數(shù)學(xué)名詞,比如歐拉常數(shù)、歐拉線、歐拉函數(shù)、歐拉方程、歐拉公式、歐拉定理等。不過,如果提到歐拉最重要的數(shù)學(xué)成就,那是數(shù)學(xué)分析,《歐拉全集》中的數(shù)學(xué)部分有30分卷,其中17卷有關(guān)數(shù)學(xué)分析。數(shù)學(xué)分析是18世紀(jì)數(shù)學(xué)的主題,歐拉被同時代的人譽為“分析的化身”。
對于如此博大的歐拉,法國大數(shù)學(xué)家拉普拉斯由衷地說:“讀讀歐拉吧,他是我們大家的老師?!?/p>
編輯/梁宇清