數學家的故事 (六)

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12 Pierre de Fermat(1601—1665)
 
Fermat廣為人知,不是因為他是解析幾何之父,也不是因為他是概率論之父,更不是因為他差點就成了微積分之父,而是因為他讀書時愛在書的邊角處做注記。
 
費爾馬在閱讀丟番圖的《算術》時,認真地研究過書中的各種方程。1637年,費爾馬曾在第11卷第8命題旁寫下了下麵一段話:“將一個立方數分成兩個立方數之和,或者將任何一個高於二次的冪分成兩個同次冪之和,都是不可能的。我對此有一個絕妙的證法 ,可惜這裏空白的地方太小,寫不下……”
 
注記中的論斷,就是大家熟知的費爾馬大猜想。他宣稱有一個絕妙的證明,因為書頁的空白太小,寫不下。沒有證明,就不能叫定理,而隻能稱為猜想。
 
本來,最簡單有效的辦法就是給Fermat先生一疊空白的紙張,請他把證明寫出來。但Fermat不願這麽做。Fermat不願公開他的證明是出了名的。他喜歡把結果告訴別人,然後挑釁地問:你能夠證明嗎?因此很為同時代的數學家所詬病。
 
Descartes就說他是愛吹牛的人,英國數學家John Wallis則稱他為混蛋的法國人。但Fermat不在乎別人怎麽說,我行我素。他是大律師,大法官,社會地位很高,不愁吃不愁穿的,政治上又沒有野心,業餘時間把數學當愛好,怎麽開心就怎麽玩,別人管得著嗎?
 
Fermat出生在法國西南部的Beaumont de Lomagne小城,那一天是1601年的8月20日。他爸爸是個富有的皮草商人,因此他受過很好的教育。他能熟練地運用六種語言,分別是法語,拉丁語,古希臘語,意大利語,西班牙語和Occitan。1638年他被任命為Toulouse的大法官,1648年成了國王的議員。他一生大部分時間都在Toulouse度過,那裏遠離巴黎,周圍也沒有什麽人可以聊數學。但他三十年代中期結識了Mersenne神父,這樣就和巴黎的組織有聯係了。Mersenne神父對數學的熱心和關切是出了名的。Fermat的很多結果,就通過Mersenne神父的大嘴巴和朋友圈的信件傳出去啦!
 
Fermat猜想太有名了,誰能把它解決了,就注定要在數學史上留下閃亮的名字,比星星還要閃亮,比鑽石還要硬氣,比大江大河還要不朽。
 
Fermat猜想,用數學語言表達出來,就是下麵的方程沒有正整數解:x^n +y^n = z^n,其中n是任何一個不小於3的自然數。
 
據說Fermat本人證明了n = 4 的特殊情形。一百多年後,才由瑞士大數學家歐拉(Leonhard Euler) 在1770年給出了n=3時的證明。歐拉的名氣有多大,學過高等數學的,可是無人不知無人不曉,他的故事以後還會專門講到。n=5時在1825年被Legendre和Dirichlet獨立證明了。Lame在1839年證明了n=7的情形,這時猜想已過了兩百年了。由此可見,該猜想有多難。接下來,還要有數不清的腦袋為它受盡折磨。
 
該猜想終於在1995年被英國數學家Andrew Wiles證明了。
 
1993年6月23日,在英國劍橋大學的一個大教室裏,兩百多位數學家聚精會神,正在聆聽普林斯頓大學教授Andrew Wiles的演講。講者有心,聽者有意,末了Andrew Wiles鬆了一口氣,說:“I think I’ll stop here !”。
 
目瞪口呆的聽眾終於明白了,Andrew Wiles教授說了那麽久,歸納成一句話,就是我證明了Fermat大猜想。
 
“I think I’ll stop here !”。
 
“我要在這裏打住了!”
 
且慢,數學家們可不是善與之輩,接下來就要找刺挑毛病了,哪能輕易讓你打住。
 
愛挑毛病的可都不是一般人,一個個都是十八般武藝樣樣精通的大行家,其中還不乏他的好朋友,全都有名有姓,實名舉報。大家在妄議,在雞蛋裏麵挑骨頭,Andrew Wiles還不能發脾氣,得老老實實接受別人的盤問和刁難。不對的就得改正,老老實實的,一點都不敢馬虎,誰也不讓他馬虎。那一年多的日子有多難,別人不清楚,Andrew Wiles教授自己可清楚啦!看到他熬得快不行了,數學家也實在挑不出毛病了,才讓他過了關,總算可以打住了。
 
Andrew Wiles的證明可不簡單,世界上沒有幾個人看得懂。他用了數學裏的核武器,證明了十萬八千裏以外的一個叫Taniyama-Shimura-Wei的猜想,然後彎彎繞,繞彎彎,迂回曲折幾多回才證明了Fermat猜想。幸虧那些行家一個個身手不凡,沒有給他繞糊塗了。現在總算有了定海神針,大家可以放心叫Fermat大定理了。
 
Fermat的一個注記,就費了我們這麽多口舌,剩下的故事,隻好簡單粗暴一點了。
 
Descartes和他同為解析幾何之父,年齡也相差無幾,免不了爭風吃醋,彼此互相攻擊,這相關的故事,可以參考《Great Feuds in Mathematics 》by Hal Hellman。
 
Blaise Pascal生於1623年,卒於1662年,是一個英年早逝的天才。他和Fermat相差二十多歲,按理不是同一輩人。Pascal住在巴黎,兩者相隔甚遠,想聊個天都不容易。他們卻通過寫信,共同探討一個專業賭徒提出的問題,輕輕鬆鬆弄出了一個數學分支—概率論。真的是談笑間便成了概率論之父。
 
Fermat在微積分上的貢獻,據說牛頓都有借鑒。牛頓說:“我之所以看得比別人更遠,是因為我站在巨人的肩上。”巨人之一,就有Fermat 先生。
 
數學家E.T Bell說Fermat是業餘數學家中的王子,寫《Mathematics of Great Amateurs》一書的作者Julian Coolidge卻把Fermat 踢出業餘數學家的圈子。
 
那樣一個才華橫溢的數學天才,也配叫業餘數學家?
 
呸!

 

 


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老兄好文 -老生常談12- 給 老生常談12 發送悄悄話 老生常談12 的博客首頁 (77 bytes) () 09/18/2020 postreply 18:11:12

朝霞兄好,總沒見了。故事講的精彩,前五個有嗎? 周末愉快。 -文革傳人- 給 文革傳人 發送悄悄話 文革傳人 的博客首頁 (0 bytes) () 09/19/2020 postreply 00:13:17

非常耐看的故事,喜歡! -為人父- 給 為人父 發送悄悄話 為人父 的博客首頁 (0 bytes) () 09/19/2020 postreply 14:06:30

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