黄汉平 2006年10月30??15:18
对于诺贝尔不设数学奖,人们曾作过种种有趣的猜测。后来,相继有人专为数学学科设立了几个奖项,以弥补诺贝尔奖的不足。这些奖项的设立,对推动数学的发展,表彰40岁以下的青年数学家所作的贡献,起了积极的作用。然而,这些奖项与诺贝尔奖尚有差距:一、不是每年评选;二、奖金数额相差太大。2001年8月,挪威王国政府宣布,在阿贝尔诞生200周年之际,设立面向国际的“阿贝尔数学奖”。自2002年起,每年评选一次,每奖50万美元,基本上可以与诺贝尔奖相匹敌。首奖订于2003年颁发。这个奖项的设立,旨在“改变数学的面貌”,促进这门学科的发展。
阿贝尔(N.H.Abel,1802~1829年)是挪威杰出的数学家,1802年8月5日诞生于挪威西南角海岸斯塔万格附近的芬德村。父亲是村镇教会牧师,家境贫穷。阿贝尔靠奖学金和他人资助才得进学校念书。在他15岁那年,22的数学教师洪保(B.M.Hotmboe,1795~1850年)来校任教。洪保热爱教育事业,把开发少年的智力作为自己崇高的职责。他反对生硬呆板的教学法,经常出一些富有启发性的数学题,让同学思考或练习,鼓励那些对数学有兴趣的学生奋发向上。两年后,洪保看出阿贝尔非凡的智慧,预言他将成为世界著名的大数学家。
可敬的老师这一预言,是一种信念,一种激励,影响到阿贝尔的一生。阿贝尔短暂的一生在近世代数方程论和开创椭圆函数论方面有卓越贡献。大家知道,二次代数方程的求解问题早在一千多年前就解决了,到16世纪前期,又找到了三次、四次方程根的公式。此后,数学家们致力于寻求解决五次方程的求解。可是,200年过去了,仍然一筹莫展。到18世纪末,法国著名数学家、力学家拉格朗日(J.L.Lagrange.1736~1813年)从研究二、三、四次方程的求解规律入手,引进了排列与置换的概念,写成了《关于代数方程解法的思考》的长篇论文,对解决五次方程作出了实质性的努力。他预言,很可能不存在求根公式。然而,他没有给出这一论断的证明,无异于把这个号称“向人类智慧挑战”的难题留给后世解决。
还在念中学的阿贝尔,以初生牛犊不畏虎的精神,在熟悉前人工作的基础上,经过努力于22岁那年得出一般五次方程不可能有像二、三、四次方程那样,用系数进行6种代数运算(即加、减、乘、除,乘方、开方)表达出求根公式的结论,并写成《论代数方程,证明五次方程的不可解性》的论文。至此,人们将近300年而没有解决的难题终于弄明白,那就是根本不存在这样的公式。阿贝尔成了世界上第一个给出一般五次方程不可能有代数解法证明的人。
为了便于让成果得到公认,阿贝尔特地用法文书写论文,在一家出版商的帮助下,印成小册子。为了节省开支,论文压缩得仅有6页,分寄给著名数学家。由于论文过于简练,很少有人能看懂。论文寄到号称“数学王子”高斯(C.F.Gauss,1777~1855年)那里,也没有引起重视。
尽管前进道路遭受挫折,阿贝尔不气馁,继续以椭圆函数论为课题开展研究。他以椭圆积分反演为出发点,建立函数关系,这是当时科技前沿的新课题,除了以研究高次方程的超越函数解法为背景之外,制造精确度较高的时钟,需要计算摆的周期,由此也引入同一形式的函数。阿贝尔又写成《关于很广一类超越函数的一个一般性质》的论文,文中提出了著名的“阿贝尔定理”。论文脱稿后,他利用大学毕业时申请到的奖学金作路费,于1826年秋专程将论文送到巴黎科学院,听候院士们的评审,同时还想谋个职业。当时,巴黎号称“世界科学中心”,云集有柯西、傅立叶、勒让德、拉普拉斯等赫赫有名的学者。阿贝尔一向注重向老一辈专家学习,他说过:“要在数学上有所进步,就要向大师们学习。”
可惜,大师们对这名异国青年没有给以重视,论文呈交后被长期压在那里不作处理,以致他大学毕业后一直找不到工作。回到挪威后,阿贝尔只得做点给学生补习或替别人代课的工作糊口,用他自己的话说:“穷得就像教堂的老鼠”。
由于贫穷一直与他相伴,加上长期营养不良,身体本来就很虚弱又染上了开放性肺结核病,阿贝尔在贫病交加中于1829年4月6日离开了人间,年仅27岁。令人遗憾的是,在德国的好友、《纯数学和应用数学》杂志主编克列尔(A.L.Crelle.1780~1855年)推荐他赴柏林大学任数学教授的聘书于他死后第3天才寄到挪威。
阿贝尔中学时代的老师洪保对阿贝尔的过早逝世所造成的人才损失深感痛惜,慨然着手收集整理了阿贝尔的遗稿。在阿贝尔逝世10周年时,《阿贝尔论文集》出版了。加上阿贝尔所研究的椭圆函数论在实践中的应用,以及方程论的研究成果为后来的法国青年数学家伽罗瓦(E.Galois,1811~1832年)所推进与拓展,使阿贝尔出了名。巴黎科学院这时找出了那篇积压了十多年的《阿贝尔的巴黎论文》,于1841年出版。阿贝尔这时才被公认为椭圆函数论的两位奠基人之一。
围绕着方程论和椭圆函数论两个课题,以阿贝尔命名的成果主要有:近世代数中的阿贝尔群;积分学中由椭圆弧长引出的阿贝尔积分,以及化无理函数积分为有理函数积分的阿贝尔代换;级数论中判别常数项级数收敛性的阿贝尔判别法、关于幂级收敛点与发散点分布的阿贝尔定理以及函数项级数一致收敛性的阿贝尔判别法。
阿贝尔这位伟大的数学天才,他短暂的一生解出了一道世界数学难题,开创了函数论的一个新分支。可是他生前没有被重视,耗尽毕生精力也没有谋到一个正式职业。他那身处异境激流勇进的精神,激起人们深切的同情和由衷的怀念。《纯数学和应用数学》杂志在发表阿贝尔的《巴黎论文》的同时,主编还撰写了颂文,指出:“阿贝尔的全部著作,镌刻着无比创造天才和非凡的、有时是惊人的思维力量,如果考虑到这位作者的年龄,则更是令人惊叹不已。……然而,阿贝尔赢得人们的尊敬和无限怀念,不仅是因为他的伟大的才能,而且由于他纯洁的品质和高尚的心灵,以及少有的谦虚。这些非凡的品格,使得他作为一个人来说,也同他那天才一样,被人们所珍爱。”
19世纪20年代,随着近世代数的兴起,连同这一时期非欧几何学的问世,掀起了数学革命的狂飚,尖锐地否定了18世纪末“数学资源枯竭”的说法,数学发展也由变量数学时期跨进到近代数学时期。阿贝尔是这一重大变革中的勇士,他在数学发展史上建立了不朽的功勋。
今天,在挪威首都奥斯陆的皇家公园里,耸立着一个纪念碑,碑的底座雕有阿贝尔的纪念像,供人景仰。“阿贝尔数学奖”的设立,使阿贝尔的名字与当代数学发展紧紧相连。