數論人生

數論是一門學科,也是我的人生。有人把酒論英雄,我用數字描天下。
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幾位大數學家的傳奇故事

(2022-01-03 08:18:24) 下一個

數學家成功的秘決就是對數學如癡如醉的興趣,數學家為數學事業付出了一生,數學也給了他們很大的回報.

1. 阿基米德的故事  

阿基米德(Archimedes,約前287—212),誕生於希臘敘拉古附近的一個小村莊。他出生於貴族,與敘拉古的赫農王(King Hieron)有親戚關係,家庭十分富有。阿基米德的父親是天文學家兼數學家,學識淵博,為人謙遜。阿基米德受家庭的影響,從小就對數學、天文學特別是古希臘的幾何學產生了濃厚的興趣。

金冠之謎

赫農王(King Hieron) 讓金匠替他做了一頂純金的王冠,做好後,國王疑心工匠在金冠中摻了銀子,但這頂金冠確與當初交給金匠的純金一樣重,到底工匠有沒有搗鬼呢?既想檢驗真假,又不能破壞王冠,這個問題不僅難倒了國王,也使諸大臣們麵麵相覷。後來,國王將它交給了阿基米德。阿基米德冥思苦想出很多方法,但都失敗了。有一天,他去澡堂洗澡,他一邊坐進澡盆裏,一邊看到水往外溢,同時感到身體被輕輕拖起。他突然恍然大悟,跳出澡盆,連衣服都顧不得穿就直向王宮奔去,一路大聲很著“尤裏卡”,“尤裏卡”(Eureka,我知道了)原來他想到,如果王冠放入水中後,排出的水量不等於同等重量的金子排出的水量,那肯定是摻了別的金屬。這就是有名的浮力定律,既浸在液體中的物體受到向上的浮力,其大小等於物體所排出液體的重量。後來,該定律就被命名為阿基米德定律。

愛國者阿基米德  

在阿基米德晚年時,羅馬軍隊入侵敘拉古,阿基米德指導同胞們製造了很多攻擊和防禦的武器。當侵略軍首領馬塞勒塞率眾攻城時,他設計的投石機把敵人打得哭爹喊娘。他製造的鐵爪式起重機,能將敵船提起並倒轉,拋至大海深處。傳說他還率領敘拉古人民製作了一麵大凹鏡,將陽光聚焦在靠近的敵船上,使它們焚燒起來。羅馬士兵在這頻頻的打擊中已經心驚膽戰,草木皆兵,一見到有繩索或木頭從城裏扔出,他們就驚呼“阿基米德來了”,隨之抱頭鼠竄。羅馬軍隊被阻入城外達三年之久。最終,於公元前二一二年,羅馬人趁敘拉古城防務稍有鬆懈,大舉進攻闖入了城市。此時,阿基米德正在潛心研究一道深奧的數學題,一個羅馬士兵闖入,用腳踐踏他所畫的圖形,阿基米德憤怒地與之爭論,殘暴的士兵哪裏肯聽,隻見他舉刀一揮,一位璀璨的科學巨星就此隕落。

2. 八歲的高斯發現了數學定理

德國著名大科學家高斯(1777~1855)出生在一個貧窮的家庭。高斯在還不會講話就自己學計算,在三歲時有一天晚上他看著父親在算工錢時,還糾正父親計算的錯誤。

長大後他成為當代最傑出的天文學家、數學家。他在物理的電磁學方麵有一些貢獻,現在電磁學的一個單位就是用他的名字命名。數學家們則稱呼他為“數學王子”。  

他八歲時進入鄉村小學讀書。教數學的老師是一個從城裏來的人,覺得在一個窮鄉僻壤教幾個小猢猻讀書,真是大材小用。而他又有些偏見:窮人的孩子天生都是笨蛋,教這些蠢笨的孩子念書不必認真,如果有機會還應該處罰他們,使自己在這枯燥的生活裏添一些樂趣。這一天正是數學教師情緒低落的一天。同學們看到老師那抑鬱的臉孔,心裏畏縮起來,知道老師又會在今天捉這些學生處罰了。“你們今天替我算從1加2加3一直到100的和。誰算不出來就罰他不能回家吃午飯。”老師講了這句話後就一言不發的拿起一本小說坐在椅子上看去了。教室裏的小朋友們拿起石板開始計算:“1加2等於3,3加3等於6,6加4等於10……”一些小朋友加到一個數後就擦掉石板上的結果,再加下去,數越來越大,很不好算。有些孩子的小臉孔漲紅了,有些手心、額上滲出了汗來。還不到半個小時,小高斯拿起了他的石板走上前去。“老師,答案是不是這樣?” 老師頭也不抬,揮著那肥厚的手,說:“去,回去再算!錯了。”他想不可能這麽快就會有答案了。

3. 小歐拉智改羊圈   

歐拉是數學史上著名的數學家,他在數論、幾何學、天文數學、微積分等好幾個數學的分支領域中都取得了出色的成就。不過,這個大數學家在孩提時代卻一點也不討老師的喜歡,他是一個被學校除了名的小學生。   

事情是因為星星而引起的。 當時,小歐拉在一個教會學校裏讀書。有一次,他向老師提問,天上有多少顆星星。老師是個神學的信徒,他不知道天上究竟有多少顆星,聖經上也沒有回答過。其實,天上的星星數不清,是無限的。我們的肉眼可見的星星也有幾千顆。這個老師不懂裝懂,回答歐拉說:“天有有多少顆星星,這無關緊要,隻要知道天上的星星是上帝鑲嵌上去的就夠了。”  

歐拉感到很奇怪:“天那麽大,那麽高,地上沒有扶梯,上帝是怎麽把星星一顆一顆鑲嵌到天幕上的呢?上帝親自把它們一顆一顆地放在天幕,他為什麽忘記了星星的數目呢?上帝會不會太粗心了呢?  他向老師提出了心中的疑問,老師又一次被問住了,漲紅了臉,不知如何回答才好。老師的心中頓時升起一股怒氣,這不僅是因為一個才上學的孩子向老師問出了這樣的問題,使老師下不了台,更主要的是,老師把上帝看得高於一切。小歐拉居然責怪上帝為什麽沒有記住星星的數目,言外之意是對萬能的上帝提出了懷疑。在老師的心目中,這可是個嚴重的問題。 

在歐拉的年代,對上帝是絕對不能懷疑的,人們隻能做思想的奴隸,絕對不允許自由思考。小歐拉沒有與教會、與上帝“保持一致“,老師就讓他離開學校回家。但是,在小歐拉心中,上帝神聖的光環消失了。他想,上帝是個窩囊廢,他怎麽連天上的星星也記不住?他又想,上帝是個獨裁者,連提出問題都成了罪。他又想,上帝也許是個別人編造出來的家夥,根本就不存在。    

回家後無事,他就幫助爸爸放羊,成了一個牧童。他一麵放羊,一麵讀書。他讀的書中,有不少數學書。爸爸的羊群漸漸增多了,達到了100隻。原來的羊圈有點小了,爸爸決定建造一個新的羊圈。他用尺量出了一塊長方形的土地,長40米,寬15米,他一算,麵積正好是600平方米,平均每一頭羊占地6平方米。正打算動工的時候,他發現他的材料隻夠圍100米的籬笆,不夠用。若要圍成長40米,寬15米的羊圈,其周長將是110米(15+15+40+40=110)。父親感到很為難,若要按原計劃建造,就要再添10米長的材料;要是縮小麵積,每頭羊的麵積就會小於6平方米。小歐拉卻向父親說,不用縮小羊圈,也不用擔心每頭羊的領地會小於原來的計劃。他有辦法。父親不相信小歐拉會有辦法,聽了沒有理他。小歐拉急了,大聲說,隻有稍稍移動一下羊圈的樁子就行了。父親聽了直搖頭,心想:“世界上哪有這樣便宜的事情?“但是,小歐拉卻堅持說,他一定能兩全齊美。父親終於同意讓兒子試試看。

小歐拉見父親同意了,站起身來,跑到準備動工的羊圈旁。他以一個木樁為中心,將原來的40米邊長截短,縮短到25米。父親著急了,說:“那怎麽成呢?那怎麽成呢?這個羊圈太小了,太小了。“小歐拉也不回答,跑到另一條邊上,將原來15米的邊長延長,又增加了10米,變成了25米。經這樣一改,原來計劃中的羊圈變成了一個25米邊長的正方形。然後,小歐拉很自信地對爸爸說:“現在,籬笆也夠了,麵積也夠了。“  父親照著小歐拉設計的羊圈紮上了籬笆,100米長的籬笆真的夠了,不多不少,全部用光。麵積也足夠了,而且還稍稍大了一些。父親心裏感到非常高興。孩子比自己聰明,真會動腦筋,將來一定大有出息。

父親感到,讓這麽聰明的孩子放羊實在是及可惜了。後來,他想辦法讓小歐拉認識了一個大數學家伯努利。通過這位數學家的推薦,1720年,小歐拉成了巴塞爾大學的大學生。這一年,小歐拉13歲,是這所大學最年輕的大學生。

4. 報效祖國宏願—— 華羅庚的故事 

華羅庚是一位靠自學成才的世界一流的數學家。他僅有初中文憑,因一篇論文在《科學》雜誌上發表,得到數學家熊慶來的賞識,從此華羅庚北上清華園,開始了他的數學生涯。1936年,經熊慶來教授推薦,華羅庚前往英國,留學劍橋。20世紀聲名顯赫的數學家哈代,早就聽說華羅庚很有才氣,他說:“你可以在兩年之內獲得博士學位。”可是華羅庚卻說:“我不想獲得博士學位,我隻要求做一個訪問者。”“我來劍橋是求學問的,不是為了學位。”兩年中,他集中精力研究堆壘素數論,並就華林問題、他利問題、奇數哥德巴赫問題發表18篇論文,得出了著名的“華氏定理”,向全世界顯示了中國數學家出眾的智慧與能力。

1946年,華羅庚應邀去美國講學,並被伊利諾大學高薪聘為終身教授,他的家屬也隨同到美國定居,有洋房和汽車,生活十分優裕。當時,不少人認為華羅庚是不會回來了。新中國的誕生,牽動著熱愛祖國的華羅庚的心。1950年,他毅然放棄在美國的優裕生活,回到了祖國,而且還給留美的中國學生寫了一封公開信,動員大家回國參加社會主義建設。他在信中坦露出了一顆愛中華的赤子之心:“朋友們!梁園雖好,非久居之鄉。歸去來兮……為了國家民族,我們應當回去……”雖然數學沒有國界,但數學家卻有自己的祖國。 

華羅庚從海外歸來,受到黨和人民的熱烈歡迎,他回到清華園,被委任為數學係主任,不久又被任命為中國科學院數學研究所所長。從此,開始了他數學研究真正的黃金時期。他不但連續做出了令世界矚目的突出成績,同時滿腔熱情地關心、培養了一大批數學人才。為摘取數學王冠上的明珠,為應用數學研究、試驗和推廣,他傾注了大量心血。據不完全統計,數十年間,華羅庚共發表了152篇重要的數學論文,出版了9部數學著作、11本數學科普著作。他還被選為科學院的國外院士和第三世界科學家的院士。從初中畢業到人民數學家,華羅庚走過了一條曲折而輝煌的人生道路,為祖國爭得了極大的榮譽。 

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