上面的公式被称作世界上最完美的公式,它的发现者是欧拉,因此也叫欧拉公式。欧拉公式的巧妙在于,它没有任何多余的内容,将数学中最基本的e、i、π放在同一个式子中,同时加入数学也是哲学中最重要的0和1,再以简单的加号相连。
高斯曾经说:“一个人第一次看到这个公式而不感到它的魅力,他不可能成为数学家。” 虽然它不一定是世界上“最伟大公式",但是可以肯定它是最完美的数学公式之一。
欧拉一生创作了886本书和论文,是历史上著作第二多的数学家,甚至在他失明的17年里,也没有妨碍他的数学写作,同时代的人更称他为“分析的化身”。
1936年,人们并不能确定欧拉著作的数量,但按照当时的出版水平,如果出版他全部的著作,大概需要大4开本60至80卷。1909年,瑞士自然科学协会准备出版欧拉的论文,这标志着欧拉不仅属于瑞士,也属于整个文明世界。数学天才欧拉,究竟是一位怎样的人,他为何能写出如此完美的公式来?本文带你了解欧拉的一生。
1707年4月15日,在瑞士的巴塞尔,保罗·欧拉和妻子玛格丽特·布吕克迎来了他们的儿子:莱昂纳尔•欧拉。
第二年,欧拉的父母带着他迁居到雷恩附近的村子。父亲保罗在加尔文教派当牧师,曾经师从数学家雅各布•伯努利,因此也是一位颇有造诣的数学家。保罗想让欧拉接替他在乡村教堂的职位,于是教给欧拉文化知识。但是,他没想到的是,欧拉竟痴迷于数学,成为瑞士屈指可数的数学家。
年轻的欧拉很清楚自己要干嘛,但是他选择顺从父亲的意思,进入巴塞尔大学学习神学和希伯来语。然而,他在数学上的天赋和兴趣很快引起了数学家约翰•伯努利的注意。慷慨地约翰•伯努利的答应每周给欧拉单独授课一次。
1724年,17岁的欧拉取得硕士学位,此时,他的父亲强烈要求他放弃数学,把所有的精力用在攻读神学上。
欧拉陷入两难,一方面不想放弃喜欢的数学,一方面不愿违抗敬爱的父亲。他把自己的困境告诉了好友及老师伯努利。
伯努利对欧拉的父亲说:“你的儿子,注定是一个伟大的数学家,让他去做他擅长且喜欢的事情吧!
经过再三思索,欧拉的父亲抱着试一试的心态,让欧拉学习数学,欧拉也不负所望,成为瑞典最伟大的数学家之一。
欧拉19岁时,巴黎科学院把在船上装栏杆的问题设立为授奖立项,欧拉写了一篇论文参赛,很遗憾,他并没有获奖,只得到荣誉提名。后来,他12次赢得这个奖项,大抵是为了弥补这唯一一次没有获奖的遗憾。
后来,欧拉申请在巴塞尔任教,但他失败了,他的好友伯努利爱惜欧拉的数学才能,决定在圣彼得堡给他谋一个职位。
不久,伯努利写信告诉欧拉,圣彼得堡医学部有一个空位,但是需要生理学的老师。欧拉只得一头扎进生理学的海洋,研究起医学来。1727年,欧拉收到了去圣彼得堡的邀请,名义上成为科学院医学部的成员,然而很不幸的是,他才刚踏上俄国大地,开明的叶卡捷琳娜一世去世了。
叶卡捷琳娜一世去世后,俄国新的统治者们认为科学院是可有可无的奢侈部门,他们几度考虑取消它,遣返所有外国成员。欧拉在绝望中,不得不接受海军上尉的职务,乘人们不注意时,偷溜进数学部。
他一边专心工作,一边还要谨防被奸诈的告密者告密,他在此中焦虑的环境中生活了6年之久。
终于在26岁时,欧拉踏上了科学院主要数学的位置,此时的欧拉觉得,他可能将永远待在圣彼得堡,于是他决定安定下来,他与凯瑟琳娜共同成立了家庭。
然而,随着政治形势的急剧变化,欧拉觉得自己的数学梦想完全被压制了,他渴望逃脱,再加上孩子们接连出生,欧拉感觉自己的灵魂完全被束缚起来,为了寻求精神上的安慰,他只得将全部的注意力转移到工作中。
他的灵感源源不断,据说,他能在半小时内写出一篇数学论文,每天此次。当科学院的学报需要材料时,印刷工就从这一堆文章上拿走最上面的一摞,于是学校的出版日期经常与写作日期先后相反,让人看得莫名其妙。有时候,欧拉为了阐明他做过的工作,多次回到同一个题目来,这种习惯更加剧了学报的古怪。
1730年,安娜•伊万诺夫娜成为女皇,学院的情形大大好转,但政治形势依然血腥恐怖,为了远离政治纷争,欧拉不声不响地专心工作,在这种没有任何社交的情形下工作了10年之久。
期间,欧拉发生了一次意外。他决心去争取一项天文学问题的大奖,其他数学家要求的时间期限是几个月,而欧拉只用了3天便完成了。但是持续的努力,使他生了一场大病,他的右眼也因此失明。
1740年尽管俄国政府变得开明,但是欧拉已经厌倦了他在俄国战战兢兢的生活,他很高兴地接受了腓特烈大帝的邀请,到柏林科学院做院士。腓特烈大帝的母亲很喜欢欧拉,常常试着和欧拉谈话,然而得到的都是简短的“是”、“不是”。
有一次,皇太后忍不住问欧拉:“你为什么不愿意和我说话呢?”
欧拉耐心地回答:“夫人,我是从那样一个国家来的,在那里要是和你说话,你就会被吊死。”
在俄国死气沉沉的十几年里,欧拉已经养成了极少和外界特别是女性交流的习惯,他是出于对别人的保护,才冷漠的对待别人的。
他在柏林待了24年,但这24年里,他过得并不愉快,因为腓特烈大帝觉得欧拉过于无趣。腓特烈大帝特别讨厌数学,但是由于国家和民族的需要,腓特烈大帝将促进数学发展作为自己的责任,所以邀请欧拉来柏林。
欧拉在柏林不受欢迎的另一个原因是,欧拉并不擅长哲学问题的辩论。伏尔泰与欧拉相反,他善于用文字将腓特烈大帝哄得开开心心,然后用玄学的圈套戏弄欧拉。欧拉默默忍受着这一切,和其他人一起大声取笑自己的错误。但腓特烈大帝渐渐对欧拉生气了,他想要一个长于世故对的哲学家来取悦自己。
达朗贝尔告诉腓特烈,把任何其他数学家置于欧拉之上都是 一种不当的行为,腓特烈因此变得更加生气,他常在暗地里给欧拉使坏,欧拉觉得难受极了。
59岁那年,他在叶卡捷琳娜二世 的热情邀请下,再次打点行装,迁回圣彼得堡。
叶卡捷琳娜以皇室的规格接待他,拨给他和18个家人一栋家具齐全的房子,并派她自己的一个厨子去管膳食。
此时,欧拉由于白内障,左眼也失明了,但他对失明一事却毫不在意,他相信上帝会帮助他面对失明的世界,他没有“顺从”沉默和黑暗。完全失明之前,他习惯把公式写在一块石板上,然后让儿子把公式抄下来,然后自己再口述一些说明公式的话。他的数学生产效率没有降低,反而提高了。
在他失明的17年间,他彻底解决了令牛顿头疼的月球理论,而这些复杂的分析都是在他心里做出来的,这是多人惊人的心算能力和高度集中的注意力!
欧拉回到圣彼得堡5年以后,另一件不幸的事情发生在他身上。1771年,他的家里发生大火,房屋、图书馆所有的一切化为乌有,幸好他的仆人将又瞎又病的他从大火中带出,奥尔洛夫伯爵将欧拉的全部手稿都抢救了出来。在女皇的支持下,他很快回到工作中去。
晚年的欧拉,似乎非常躲在多年,69岁时,他的妻子去世,这对于暮年老人来说,是多么孤独痛苦的打击。尽管后来再娶妻,但也无法弥补欧拉内心的失落。
欧拉的左眼还有一丝希望重见光明,然而由于外科医生的粗心大意,导致视力手术失败,尽管能在短暂的时间内恢复光明,但不久后伤口感染,他在可怕的长期痛苦之后,重新陷入无穷的黑暗中。
欧拉直到临终的那一刻仍然神志清醒、思想敏捷,1783年9月18日下午,他像往常一样在石板上计算气球上升的规律,然后和莱克塞尔及家人共进晚餐,饭后,他与孩子玩耍时,突然中风,烟斗从他的手中掉下,欧拉终止了生命和计算。
回顾欧拉的一生,他将毕生的精力用于数学研究,尽管在双眼失明的情况下,他仍然以一支粉笔、一块石板的方式,书写着数学的重大贡献,从一般二次方程的统一观点到讨论在三维空间中的圆锥截面和二次曲面,再到现在学习的“投资的数学理论”,再到力学分析化,从《无穷小分析引论》到《微分学原理》,再到《积分学原理》等等,他以自己独特且无穷的魅力影响着后世的学子。
冷月华 (文)