數(shù)學(xué)家歐拉的故事
歐拉(L.Euler,1707.4.15-1783.9.18)是瑞士數(shù)學(xué)家。生于瑞士的巴塞爾(Basel),卒于彼得堡(Petepbypt)。父親保羅·歐拉是位牧師,喜歡數(shù)學(xué),所以歐拉從小就受到這方面的熏陶。但父親卻執(zhí)意讓他攻讀神學(xué),以便將來(lái)接他的班。幸運(yùn)的是,歐拉并沒(méi)有走父親為他安排的路。父親曾在巴塞爾大學(xué)上過(guò)學(xué),與當(dāng)時(shí)著名數(shù)學(xué)家約翰·伯努利(Johann Bernoulli,1667.8.6-1748.1.1)及雅各布·伯努利(Jacob Bernoulli,1654.12.27-1705.8.16)有幾分情誼。由于這種關(guān)系,歐拉結(jié)識(shí)了約翰的兩個(gè)兒子:擅長(zhǎng)數(shù)學(xué)的尼古拉(Nicolaus Bernoulli,1695-1726)及丹尼爾(Daniel Bernoulli,1700.2.9-1782.3.17)兄弟二人,(這二人后來(lái)都成為數(shù)學(xué)家)。他倆經(jīng)常給小歐拉講生動(dòng)的數(shù)學(xué)故事和有趣的數(shù)學(xué)知識(shí)。這些都使歐拉受益匪淺。1720年,由約翰保舉,才13歲的歐拉成了巴塞爾大學(xué)的學(xué)生,而且約翰精心培育著聰明伶俐的歐拉。當(dāng)約翰發(fā)現(xiàn)課堂上的知識(shí)已滿足不了歐拉的求知欲望時(shí),就決定每周六下午單獨(dú)給他輔導(dǎo)、答題和授課。約翰的心血沒(méi)有白費(fèi),在他的嚴(yán)格訓(xùn)練下,歐拉終于成長(zhǎng)起來(lái)。他17歲的時(shí)候,成為巴塞爾有史以來(lái)的第一個(gè)年輕的碩士,并成為約翰的助手。在約翰的指導(dǎo)下,歐拉從一開(kāi)始就選擇通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行數(shù)學(xué)研究的道路。1726年,19歲的歐拉由于撰寫(xiě)了《論桅桿配置的船舶問(wèn)題》而榮獲巴黎科學(xué)院的資金。這標(biāo)志著歐拉的羽毛已豐滿,從此可以展翅飛翔。
歐拉的成長(zhǎng)與他這段歷史是分不開(kāi)的。當(dāng)然,歐拉的成才還有另一個(gè)重要的因素,就是他那驚人的記憶力!,他能背誦前一百個(gè)質(zhì)數(shù)的前十次冪,能背誦羅馬詩(shī)人維吉爾(Virgil)的史詩(shī)Aeneil,能背誦全部的數(shù)學(xué)公式。直至晚年,他還能復(fù)述年輕時(shí)的筆記的全部?jī)?nèi)容。高等數(shù)學(xué)的計(jì)算他可以用心算來(lái)完成。
盡管他的天賦很高,但如果沒(méi)有約翰的教育,結(jié)果也很難想象。由于約翰·伯努利以其豐富的閱歷和對(duì)數(shù)學(xué)發(fā)展?fàn)顩r的深刻的了解,能給歐拉以重要的指點(diǎn),使歐拉一開(kāi)始就學(xué)習(xí)那些雖然難學(xué)卻十分必要的書(shū),少走了不少?gòu)澛贰_@段歷史對(duì)歐拉的影響極大,以至于歐拉成為大科學(xué)家之后仍不忘記育新人,這主要體現(xiàn)在編寫(xiě)教科書(shū)和直接培養(yǎng)有才化的數(shù)學(xué)工作者,其中包括后來(lái)成為大數(shù)學(xué)家的拉格朗日(J.L.Lagrange,1736.1.25-1813.4.10)。
歐拉本人雖不是教師,但他對(duì)教學(xué)的影響超過(guò)任何人。他身為世界上第一流的學(xué)者、教授,肩負(fù)著解決高深課題的重?fù)?dān),但卻能無(wú)視"名流"的非議,熱心于數(shù)學(xué)的普及工作。他編寫(xiě)的《無(wú)窮小分析引論》、《微分法》和《積分法》產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。有的學(xué)者認(rèn)為,自從1784年以后,初等微積分和高等微積分教科書(shū)基本上都抄襲歐拉的書(shū),或者抄襲那些抄襲歐拉的書(shū)。歐拉在這方面與其它數(shù)學(xué)家如高斯(C.F.Gauss,1777.4.30-1855.2.23)、牛頓(I.Newton,1643.1.4-1727.3.31)等都不同,他們所寫(xiě)的書(shū)一是數(shù)量少,二是艱澀難明,別人很難讀懂。而歐拉的文字既輕松易懂,堪稱這方面的典范。他從來(lái)不壓縮字句,總是津津有味地把他那豐富的思想和廣泛的興趣寫(xiě)得有聲有色。他用德、俄、英文發(fā)表過(guò)大量的通俗文章,還編寫(xiě)過(guò)大量中小學(xué)教科書(shū)。他編寫(xiě)的初等代數(shù)和算術(shù)的教科書(shū)考慮細(xì)致,敘述有條有理。他用許多新的思想的敘述方法,使得這些書(shū)既嚴(yán)密又易于理解。歐拉最先把對(duì)數(shù)定義為乘方的逆運(yùn)算,并且最先發(fā)現(xiàn)了對(duì)數(shù)是無(wú)窮多值的。他證明了任一非零實(shí)數(shù)R有無(wú)窮多個(gè)對(duì)數(shù)。歐拉使三角學(xué)成為一門(mén)系統(tǒng)的科學(xué),他首先用比值來(lái)給出三角函數(shù)的定義,而在他以前是一直以線段的長(zhǎng)作為定義的。歐拉的定義使三角學(xué)跳出只研究三角表這個(gè)圈子。歐拉對(duì)整個(gè)三角學(xué)作了分析性的研究。在這以前,每個(gè)公式僅從圖中推出,大部分以敘述表達(dá)。歐拉卻從最初幾個(gè)公式解析地推導(dǎo)出了全部三角公式,還獲得了許多新的公式。歐拉用a 、b 、c 表示三角形的三條邊,用A、B、C表示第個(gè)邊所對(duì)的角,從而使敘述大大地簡(jiǎn)化。歐拉得到的著名的公式:
又把三角函數(shù)與指數(shù)函聯(lián)結(jié)起來(lái)。
在普及教育和科研中,歐拉意識(shí)到符號(hào)的簡(jiǎn)化和規(guī)則化既有有助于學(xué)生的學(xué)習(xí),又有助于數(shù)學(xué)的發(fā)展,所以歐拉創(chuàng)立了許多新的符號(hào)。如用sin 、cos 等表示三角函數(shù),用 e 表示自然對(duì)數(shù)的底,用f(x) 表示函數(shù),用 ∑表示求和,用 i表示虛數(shù)等。圓周率π雖然不是歐拉首創(chuàng),但卻是經(jīng)過(guò)歐拉的倡導(dǎo)才得以廣泛流行。而且,歐拉還把e 、π 、i 統(tǒng)一在一個(gè)令人叫絕的關(guān)系式 中。 歐拉在研究級(jí)數(shù)時(shí)引入歐拉常數(shù)C, 這是繼π 、e 之后的又一個(gè)重要的數(shù)。
歐拉不但重視教育,而且重視人才。當(dāng)時(shí)法國(guó)的拉格朗日只有19歲,而歐拉已48歲。拉格朗日與歐拉通信討論"等周問(wèn)題",歐拉也在研究這個(gè)問(wèn)題。后來(lái)拉格朗日獲得成果,歐拉就壓下自己的論文,讓拉格朗日首先發(fā)表,使他一舉成名。
歐拉19歲大學(xué)畢業(yè)時(shí),在瑞士沒(méi)有找到合適的工作。1727年春,在巴塞爾他試圖擔(dān)任空缺的教研室主任職務(wù),但沒(méi)有成功。這時(shí)候,俄國(guó)的圣彼得堡科院剛建立不久,正在全國(guó)各地招聘科學(xué)家,廣泛地搜羅人才。已經(jīng)應(yīng)聘在彼得堡工作的丹爾·伯努利深知?dú)W拉的才能,因此,他竭力聘請(qǐng)歐拉去俄羅斯。在這種情況下,歐拉離開(kāi)了自己的祖國(guó)。由于丹尼爾的推薦,1727年,歐拉應(yīng)邀到圣彼得堡做丹尼爾的助手。在圣彼得堡科學(xué)院,他順利地獲得了高等數(shù)學(xué)副教授的職位。1731年,又被委任領(lǐng)導(dǎo)理論物理和實(shí)驗(yàn)物理教研室的工作。1733年,年僅26歲的歐拉接替回瑞士的丹尼爾,成為數(shù)學(xué)教授及彼得堡科學(xué)院數(shù)學(xué)部的領(lǐng)導(dǎo)人。
在這期間,歐拉勤奮地工作,發(fā)表了大量?jī)?yōu)秀的數(shù)學(xué)論文,以及其它方面的論文、著作。
古典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓奠定的,而歐拉則是其主要建筑師。1736年,歐拉出版了《力學(xué),或解析地?cái)⑹鲞\(yùn)動(dòng)的理論》,在這里他最早明確地提出質(zhì)點(diǎn)或粒子的概念,最早研究質(zhì)點(diǎn)沿任意一曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度,并在有關(guān)速度與加速度問(wèn)題上應(yīng)用矢量的概念。
同時(shí),他創(chuàng)立了分析力學(xué)、剛體力學(xué),研究和發(fā)展了彈性理論、振動(dòng)理論以及材料力學(xué)。并且他把振動(dòng)理論應(yīng)用到音樂(lè)的理論中去,1739年,出版了一部音樂(lè)理論的著作。1738年,法國(guó)科學(xué)院設(shè)立了回答熱本質(zhì)問(wèn)題征文的獎(jiǎng)金,歐拉的《論火》一文獲獎(jiǎng)。在這篇文章中,歐拉把熱本質(zhì)看成是分子的振動(dòng)。
歐拉研究問(wèn)題最鮮明的特點(diǎn)是:他把數(shù)學(xué)研究之手深入到自然與社會(huì)的深層。他不僅是位杰出的數(shù)學(xué)家,而且也是位理論聯(lián)系實(shí)際的巨匠,應(yīng)用數(shù)學(xué)大師。他喜歡搞特定的具體問(wèn)題,而不象現(xiàn)代某些數(shù)學(xué)家那樣,熱衰于搞一般理論。
歐拉的成長(zhǎng)與他這段歷史是分不開(kāi)的。當(dāng)然,歐拉的成才還有另一個(gè)重要的因素,就是他那驚人的記憶力!,他能背誦前一百個(gè)質(zhì)數(shù)的前十次冪,能背誦羅馬詩(shī)人維吉爾(Virgil)的史詩(shī)Aeneil,能背誦全部的數(shù)學(xué)公式。直至晚年,他還能復(fù)述年輕時(shí)的筆記的全部?jī)?nèi)容。高等數(shù)學(xué)的計(jì)算他可以用心算來(lái)完成。
盡管他的天賦很高,但如果沒(méi)有約翰的教育,結(jié)果也很難想象。由于約翰·伯努利以其豐富的閱歷和對(duì)數(shù)學(xué)發(fā)展?fàn)顩r的深刻的了解,能給歐拉以重要的指點(diǎn),使歐拉一開(kāi)始就學(xué)習(xí)那些雖然難學(xué)卻十分必要的書(shū),少走了不少?gòu)澛贰_@段歷史對(duì)歐拉的影響極大,以至于歐拉成為大科學(xué)家之后仍不忘記育新人,這主要體現(xiàn)在編寫(xiě)教科書(shū)和直接培養(yǎng)有才化的數(shù)學(xué)工作者,其中包括后來(lái)成為大數(shù)學(xué)家的拉格朗日(J.L.Lagrange,1736.1.25-1813.4.10)。
歐拉本人雖不是教師,但他對(duì)教學(xué)的影響超過(guò)任何人。他身為世界上第一流的學(xué)者、教授,肩負(fù)著解決高深課題的重?fù)?dān),但卻能無(wú)視"名流"的非議,熱心于數(shù)學(xué)的普及工作。他編寫(xiě)的《無(wú)窮小分析引論》、《微分法》和《積分法》產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。有的學(xué)者認(rèn)為,自從1784年以后,初等微積分和高等微積分教科書(shū)基本上都抄襲歐拉的書(shū),或者抄襲那些抄襲歐拉的書(shū)。歐拉在這方面與其它數(shù)學(xué)家如高斯(C.F.Gauss,1777.4.30-1855.2.23)、牛頓(I.Newton,1643.1.4-1727.3.31)等都不同,他們所寫(xiě)的書(shū)一是數(shù)量少,二是艱澀難明,別人很難讀懂。而歐拉的文字既輕松易懂,堪稱這方面的典范。他從來(lái)不壓縮字句,總是津津有味地把他那豐富的思想和廣泛的興趣寫(xiě)得有聲有色。他用德、俄、英文發(fā)表過(guò)大量的通俗文章,還編寫(xiě)過(guò)大量中小學(xué)教科書(shū)。他編寫(xiě)的初等代數(shù)和算術(shù)的教科書(shū)考慮細(xì)致,敘述有條有理。他用許多新的思想的敘述方法,使得這些書(shū)既嚴(yán)密又易于理解。歐拉最先把對(duì)數(shù)定義為乘方的逆運(yùn)算,并且最先發(fā)現(xiàn)了對(duì)數(shù)是無(wú)窮多值的。他證明了任一非零實(shí)數(shù)R有無(wú)窮多個(gè)對(duì)數(shù)。歐拉使三角學(xué)成為一門(mén)系統(tǒng)的科學(xué),他首先用比值來(lái)給出三角函數(shù)的定義,而在他以前是一直以線段的長(zhǎng)作為定義的。歐拉的定義使三角學(xué)跳出只研究三角表這個(gè)圈子。歐拉對(duì)整個(gè)三角學(xué)作了分析性的研究。在這以前,每個(gè)公式僅從圖中推出,大部分以敘述表達(dá)。歐拉卻從最初幾個(gè)公式解析地推導(dǎo)出了全部三角公式,還獲得了許多新的公式。歐拉用a 、b 、c 表示三角形的三條邊,用A、B、C表示第個(gè)邊所對(duì)的角,從而使敘述大大地簡(jiǎn)化。歐拉得到的著名的公式:
又把三角函數(shù)與指數(shù)函聯(lián)結(jié)起來(lái)。
在普及教育和科研中,歐拉意識(shí)到符號(hào)的簡(jiǎn)化和規(guī)則化既有有助于學(xué)生的學(xué)習(xí),又有助于數(shù)學(xué)的發(fā)展,所以歐拉創(chuàng)立了許多新的符號(hào)。如用sin 、cos 等表示三角函數(shù),用 e 表示自然對(duì)數(shù)的底,用f(x) 表示函數(shù),用 ∑表示求和,用 i表示虛數(shù)等。圓周率π雖然不是歐拉首創(chuàng),但卻是經(jīng)過(guò)歐拉的倡導(dǎo)才得以廣泛流行。而且,歐拉還把e 、π 、i 統(tǒng)一在一個(gè)令人叫絕的關(guān)系式 中。 歐拉在研究級(jí)數(shù)時(shí)引入歐拉常數(shù)C, 這是繼π 、e 之后的又一個(gè)重要的數(shù)。
歐拉不但重視教育,而且重視人才。當(dāng)時(shí)法國(guó)的拉格朗日只有19歲,而歐拉已48歲。拉格朗日與歐拉通信討論"等周問(wèn)題",歐拉也在研究這個(gè)問(wèn)題。后來(lái)拉格朗日獲得成果,歐拉就壓下自己的論文,讓拉格朗日首先發(fā)表,使他一舉成名。
歐拉19歲大學(xué)畢業(yè)時(shí),在瑞士沒(méi)有找到合適的工作。1727年春,在巴塞爾他試圖擔(dān)任空缺的教研室主任職務(wù),但沒(méi)有成功。這時(shí)候,俄國(guó)的圣彼得堡科院剛建立不久,正在全國(guó)各地招聘科學(xué)家,廣泛地搜羅人才。已經(jīng)應(yīng)聘在彼得堡工作的丹爾·伯努利深知?dú)W拉的才能,因此,他竭力聘請(qǐng)歐拉去俄羅斯。在這種情況下,歐拉離開(kāi)了自己的祖國(guó)。由于丹尼爾的推薦,1727年,歐拉應(yīng)邀到圣彼得堡做丹尼爾的助手。在圣彼得堡科學(xué)院,他順利地獲得了高等數(shù)學(xué)副教授的職位。1731年,又被委任領(lǐng)導(dǎo)理論物理和實(shí)驗(yàn)物理教研室的工作。1733年,年僅26歲的歐拉接替回瑞士的丹尼爾,成為數(shù)學(xué)教授及彼得堡科學(xué)院數(shù)學(xué)部的領(lǐng)導(dǎo)人。
在這期間,歐拉勤奮地工作,發(fā)表了大量?jī)?yōu)秀的數(shù)學(xué)論文,以及其它方面的論文、著作。
古典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓奠定的,而歐拉則是其主要建筑師。1736年,歐拉出版了《力學(xué),或解析地?cái)⑹鲞\(yùn)動(dòng)的理論》,在這里他最早明確地提出質(zhì)點(diǎn)或粒子的概念,最早研究質(zhì)點(diǎn)沿任意一曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度,并在有關(guān)速度與加速度問(wèn)題上應(yīng)用矢量的概念。
同時(shí),他創(chuàng)立了分析力學(xué)、剛體力學(xué),研究和發(fā)展了彈性理論、振動(dòng)理論以及材料力學(xué)。并且他把振動(dòng)理論應(yīng)用到音樂(lè)的理論中去,1739年,出版了一部音樂(lè)理論的著作。1738年,法國(guó)科學(xué)院設(shè)立了回答熱本質(zhì)問(wèn)題征文的獎(jiǎng)金,歐拉的《論火》一文獲獎(jiǎng)。在這篇文章中,歐拉把熱本質(zhì)看成是分子的振動(dòng)。
歐拉研究問(wèn)題最鮮明的特點(diǎn)是:他把數(shù)學(xué)研究之手深入到自然與社會(huì)的深層。他不僅是位杰出的數(shù)學(xué)家,而且也是位理論聯(lián)系實(shí)際的巨匠,應(yīng)用數(shù)學(xué)大師。他喜歡搞特定的具體問(wèn)題,而不象現(xiàn)代某些數(shù)學(xué)家那樣,熱衰于搞一般理論。
本文標(biāo)題:數(shù)學(xué)家歐拉的故事
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標(biāo)簽:數(shù)學(xué)家歐拉的故事