数学史上最年轻的孤勇者

百科   2024-12-17 07:21   北京  

仅仅学习了5年数学,就完成了欧拉、高斯和拉格朗日等数学大神穷其一生都没能解决的问题,年仅二十岁就开创了现代代数学的先河。他是亮彻夜空的火流星,数学史上绝无仅有的奇才——埃瓦里斯特·伽罗瓦(Évariste Galois)

他出生于法国巴黎南部一个知识分子家庭,在12岁之前,全由他的律师妈妈在家教授一些人文学科,但他聪慧过人,学得很快。
进入路易中学后,他当了两年规规矩矩的学霸。
直到14岁那年(1826年),他遇到数学老师维纳(Vernier)。老师推荐他读勒让德的《几何原理》,这本普通学生要学两年的书,伽罗瓦两天就读完了。
之后,他陆续开始读数学大师的著作,并从此痴迷于数学,眼里再也看不到其他学科。他开始偏科,并因此留级,而他的朋友也在此时给他画了一幅留存至今的素描。
在此期间(1827年)他读到拉格朗日的著作《关于方程代数解的思考》(Réflexions sur la résolution algébrique des équations),了解到困扰数学家近300年的五次方程求解问题。虽然拉格朗日没能解决这个问题,但文中提到的方程预解式以及根的置换,给了伽罗瓦很大启发,从此他开始研究方程解的理论。

拉格朗日首先意识到,根的置换在高次方程求解中起到的重要作用,并提出了五次及以上方程没有求根公式的猜测,给伽罗瓦很大的启发

一年后(1828),16岁的伽罗瓦自信满满,在没有系统学习数学的情况下,提前一年前报考当时数学最好的巴黎综合理工学校,结果因为偏科而落选。他“在自己喜欢的领域知识太多,而在其他领域知识太少”,没能录取。
当时法国数学最好的学校——巴黎综合理工学校
但他并未放弃,一年后(1829年4月)发表了连分数的论文,开始“伽罗瓦理论”的研究,并向当时的法国科学院一哥柯西提交了论文(关于素数阶方程可解性的研究,1829年5月25以及6月1日提交了首批研究成果)。柯西收到后,表示赞赏,并鼓励他进一步深化论文。
第二年(1829年6月29日),他的父亲遭奸猾的神父诬蔑而自杀,沉重的打击,直接影响到几天后第二次报考的伽罗瓦,他再次失利,也永远与这所学校失之交臂。
有传说他在口试中,一道口试题明明答对却因未能解释清楚,而被愚蠢的面试官判错,离开考场前,愤怒的伽罗瓦把黑板擦掷到考官脸上。但这一说法并无依据。
一个月后(1829年8月),伽罗瓦终于被巴黎高等师范学校录取。
接下来伽罗瓦陆续向法国科学院提交了两次论文,第一次柯西收到后(1830年1月),并未将其发表,而是鼓励他修改并冲击科学院数学大奖;他将论文修改后寄给秘书处傅里叶(同年2月),结果石沉大海,后来才得知傅里叶收到论文后没多久就去世了。
左:柯西,右:傅里叶


一系列的挫折,让伽罗瓦变得偏执易怒。
一年后(1831年),他辍学加入民兵组织,并多次参与政治活动,前后三次被捕入狱,分别是:1831年1月到4月,1831年6月-7月,以及1831年10月到1832年4月29日,最夸张的一次是向菲利普国王敬酒时威胁其生命。
1831年1月,狱中的伽罗瓦不断完善自己的数学理论,并再次提交他的论文,这次收稿的是泊松,结果因为没看懂而驳回了他的论文。这也成了压垮他的最后一根稻草。
父亲的离世,学业的不顺,加上数学成果一次次阴错阳差地不被接受,让他不禁开始怀疑人生,行事更加极端。
在监狱的最后一个月(1832年3月),因霍乱流行,伽罗瓦被移至疗养所,并邂逅了医生的女儿斯蒂芬妮。
1832年4月29日,他最后一次出狱后仅一个月,就卷入了一场决斗。
关于原因,众说纷纭,有说因为爱情,也有说因为政治立场。可以确定的是,对手是一位神枪手,而伽罗瓦却义无反顾。

在决斗前夜,预感不妙的伽罗瓦奋笔疾书,写下了三封绝笔信。两封是给他的政党同道,希望他们不要责怪杀死他的人;另一封是将自己的数学思想写下来留给好友,信中包含了深奥的伽罗瓦理论
第二天清晨(1832年5月30日),伽罗瓦在决斗腹部中弹。一天后去世,年仅21岁。
也许他是一位连上帝都嫉妒的男人。他的数学天赋无与伦比,遭遇的不幸却也绝无仅有。即便如此,在生命的最后时刻,他还是选择燃烧自己,让仇恨终止于决斗,并将最宝贵的数学思想留给一直不理解他的世界。

他的理论,直到14年之后才引起刘维尔的重视,论文被重新发表,轰动学界。
原来伽罗瓦不仅彻底解决了多项式方程可解性的一系列问题,还提出了“群”的概念,将数学抽象到了新高度。

五次方程求解问题的研究始于拉格朗日,(半)证明于鲁菲尼,完证于阿贝尔,升华于伽罗瓦。

群作为“数学抽象的最高艺术”,已经贯穿于现代数学与科学中。如今,从广义相对论到规范场论,从超导材料到公钥密码学,到处可见群论的身影。
跳出计算,群化运算,按照它们的复杂度而不是表象来分类,我相信,这是未来数学的任务。”伽罗瓦留下的这句话,直至今日,仍然像划过夜空的火流星,无比耀眼


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