情人節:看看數學家們的愛情那點事吧

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情人節:看看數學家們的愛情那點事吧

——伽羅瓦的故事很悲壯,“幸福結局”的故事真的很幸福,笛卡爾的心形線的故事應該是假的。

伽羅瓦的悲情決鬥

伽羅瓦,19 世紀最偉大的法國數學家之一,天才數學家。對數學史有所瞭解的人都會記住他。他的畫像,都留下的是他年輕英俊的面容。

伽羅瓦 16 歲時就參加了巴黎綜合理工學院的入學考試,結果面試時因為解題步驟跳躍太大,搞得考官們不知所云,最後沒能通過考試。

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彷彿是預感到了自己的死亡,在決鬥的前一夜,伽羅瓦通宵達旦奮筆疾書寫下了自己所有的數學思想,而在書寫過程中,嘴裡不斷念叨:“我沒時間了......我沒時間了”。伽羅瓦把當晚的文字和三篇論文手稿一同交給 了他的好友謝瓦利埃。在信的末尾,伽羅瓦留下遺囑,希望謝瓦利埃能把論文手稿交給當時德國的兩位大數學家雅可比和高斯,讓他們就這些數學定理公開發表意見,以便讓更多的人意識到這個數學理論的重要性。

謝瓦利埃遵照伽羅瓦的遺願,將論文手稿寄給了雅可比和高斯,不過都沒有收到迴音。直到 1843 年,數學家劉維爾才肯定了伽羅瓦的研究成果,並把它們發表在了他自己主辦的《純數學與應用數學雜誌》上。人們把伽羅瓦的整套數學思想總結為了“伽羅瓦理論”。“伽羅瓦理論”對代數方程的解的結構做出了獨到的分析,多項式方程的根、尺規作圖的不可能性等一系列代數方程求解問題都可以用伽羅瓦理論得到一個簡潔而完美的解答。伽羅瓦理論及其推廣至今還是代數研究的一個重要方向。

塞凱賴什夫婦的幸福結局

1933 年,匈牙利數學家喬治·塞凱賴什還只有 22 歲。那時,他常常和朋友們在匈牙利的首都布達佩斯討論數學。這群人裡面還有同樣生於匈牙利的數學怪才——保羅·埃爾德什大神。不過當時,埃爾德什只有 20 歲。

在一次數學聚會上,一位叫做愛絲特·克萊恩的美女同學提出了這麼一個結論:在平面上隨便畫五個點(其中任意三點不共線),那麼一定有四個點,它們構成一個凸四邊形。塞凱賴什和埃爾德什等人想了好一會兒,沒想到該怎麼證明。於是,美女同學得意地宣佈了她的證明:這五個點的凸包(覆蓋整個點集的最小凸多邊形)只可能是五邊形、四邊形和三角形。前兩種情況都已經不用再討論了,而對於第三種情況,把三角形內的兩個點連成一條直線,則三角形的三個頂點中一定有兩個頂點在這條直線的同一側,這四個點便構成了一個凸四邊形。

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眾人大呼精彩。之後,埃爾德什和塞凱賴什仍然對這個問題念念不忘,於是嘗試對其進行推廣。最終,他們於 1935 年發表論文,成功地證明了一個更強的結論:對於任意一個正整數 n ≥ 3,總存在一個正整數 m,使得只要平面上的點有 m 個(並且任意三點不共線),那麼一定能從中找到一個凸 n 邊形。埃爾德什把這個問題命名為了“幸福結局問題”,因為這個問題讓喬治·塞凱賴什和美女同學愛絲特·克萊恩之間迸出了火花,兩人越走越近,最終在 1937 年 6 月 13 日結了婚。但埃爾德什始終沒結婚。

不管怎樣,即便埃爾德什雖然單生了一輩子,但塞凱賴夫婦最後的結局真的很幸福。結婚後的近 70 年裡,他們先後到過上海和阿德萊德,最終在悉尼定居,期間從未分開過。 2005 年 8 月 28 日,喬治和愛絲特相繼離開人世,相差不到一個小時。

笛卡爾的關於心形線的戲說

笛卡爾,17 世紀著名的法國哲學家,“心物二元論”的代表人物,“我思故我在”是他留下的名言。黑格爾稱他為“近代哲學之父”的稱號。笛卡爾對數學的貢獻也是功不可沒,中學時大家學到的平面直角座標系就被稱為“笛卡爾座標系”。

風聞,笛卡爾曾流落到瑞典,邂逅美麗的瑞典公主克里斯蒂娜。笛卡爾發現克里斯蒂娜公主聰明伶俐,便做起了公主的數學老師, 於是兩人完全沉浸在了數學中。國王知道過後,認為笛卡爾配不上自己的女兒,不光強行離散他們,還沒收了之後笛卡爾寫給公主的一切函件。後來,笛卡爾染上黑死病,在臨死前給公主寄去了最後一封信,信中只有一行字:r=a(1-sinθ)。

國王和大臣們都看不懂這是什麼意思,把信件交還給公主。公主立刻在紙上建立了極座標系,用筆在上面描下方程的點,終於解開了這行字的秘密——這就是表達愛意的心形線。

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心形線的故事究竟是真是假,歷史有歷史的答案,而每位讀者都有自己心中希望的答案。

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