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数学的发展 18世纪最杰出的数学家 读读欧拉 他是我们所有人的老师
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2022.06.18 广东

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欧拉被认为是18世纪最杰出的数学家,也是有史上最伟大的数学家之一。他也是最多产的数学家之一。他在无穷小微积分和图论等不同的领域取得了重要的发现。他还引进了许多现代数学术语和符号,特别是在数学分析方面,如数学函数的概念。皮埃尔-西蒙·拉普拉斯的一篇声明表达了欧拉对数学的影响:
Read Euler, read Euler, he is the master of us all.
读欧拉,他是我们所有人的师。
 

 莱昂哈德·欧拉(1707-1783)
遇见良师约翰·伯努利
1707年4月15日莱昂哈德·欧拉Leonhard Euler)出生在瑞士巴塞尔,他的父亲保罗·欧拉曾在巴塞尔大学学习神学,并参加了那里著名数学家雅各布·伯努利的讲座。因此,保罗·欧拉能够教他的儿子基础数学和其他科目。欧拉的正规教育始于巴塞尔,他被送到那里和外祖母住在一起。1720年,13岁的欧拉进入巴塞尔大学学习,1723年,他获得了哲学硕士学位,并通过一篇论文比较了笛卡尔和牛顿的哲学。当时,他在周六下午接受约翰·伯努利的课程,他当时被认为是欧洲最重要的数学家,他很快发现了这个新学生令人难以置信的数学天赋。当时,欧拉的主要研究包括神学、希腊语和希伯来语,在他父亲的敦促下,为了成为一名牧师,约翰·伯努利说服他的父亲,莱昂哈德注定要成为一名伟大的数学家。

博士毕业
1726年,欧拉完成了一篇关于声音传播的论文,题目为De Sono。1727年,他发表了另一篇关于reciprocal trajectories 的文章,并提交了一份1727年巴黎学院关于船上桅杆最佳布置悬赏征文。但是,他败给了皮埃尔·布格是一个与船只有关的数学专家,他后来被称为“造船之父”。尽管如此,欧拉的文章还是为他赢得了第二名,这对这位年轻的毕业生来说是一个很好的成就。此后欧拉获得了12次这个年度奖项。

在圣彼得堡的第一个学术职位
当尼古拉斯·伯努利于1726年7月在圣彼得堡去世,那里创造了一个空缺,欧拉得到了这个职位,让他参与教授数学和力学在生理学上的应用欧拉接受了这个提议,于1727年5月17日抵达圣彼得堡。丹尼尔·伯努利在圣彼得堡学院担任数学高级主席,该学院最初由彼得大帝创立旨在改善俄罗斯的教育,并缩小与西欧的科学差距。1733年,当丹尼尔·伯努利离开圣彼得堡回到巴塞尔时,欧拉被任命为这个数学专业的高级主席。1734年,欧拉了圣彼得一位画家的女儿卡瑟琳娜·格塞尔。凯瑟琳娜和欧拉一样,也来自一个瑞士家庭。他们总共有13个孩子,尽管只有5个孩子活了下来。欧拉声称,怀里一个孩子,其他孩子围着他的脚玩耍的时候,创造了一些最伟大的数学发现。
 

The title page of Euler’s Methodus inveniendi lineas curvas. (1744)

搬到柏林
欧拉的健康问题始于1735年,当时他发高烧,几乎失去了生命。他一直他在巴塞尔的家人和朋友保持通信,直到他康复。在他的自传体著作中,欧拉说,他的视力问题开始于1738年,由于他的制图工作而过度紧张,到1740年,他已经完全失去了一只1741年,欧拉应腓特烈大帝的要求,或者更确切地说,是一种命令,搬到了柏林。他在柏林生活了25年,在那里他写了380多篇文章。在柏林,他出版了他最著名的两本著作:《无限分析的入门》(1748),一篇关于函数的文本,以及《微积分计算研究所》(1755)

为普鲁士国王和艺术学院服务
欧拉为学院承担了大量令人难以置信的工作:他监督天文台和植物园;挑选人员;监督各种财务事务;特别是管理出版各种日历和地理地图,管理学院的收入来源。腓特烈大帝也向欧拉提出实际问题,比如1749年纠正菲诺运河水平的工程,或者皇家夏季住宅桑索奇液压系统的泵和管道的监督。尽管欧拉对学院的声望做出了巨大的贡献,但他最终还是引起了国王的愤怒,并最终不得不离开柏林。普鲁士国王在他的宫廷里有一大群知识分子,他发现这位数学家对数字之外的事情单纯,消息不灵通。欧拉在柏林一直待到1766年回到俄罗斯,在柏林的位置被拉格朗日接替

失明和最多产岁月
在柏林年,欧拉工作涉及变分学,行星轨道的计算,火炮和弹道学,造船和导航,月球的运动等各领域的论文讲授微分讲座,版物一个广受欢迎的德国公主科学通信,这变得相当有名。1766年,欧拉的左眼患了白内障几周后,他就几乎完全失明了。然而,他的身体状况似乎对他的工作效率没有什么影响,因为他用他的心理计算能力和非凡的记忆力来弥补这一点。例如,欧拉可以毫不犹豫地从头到尾背诵维吉尔的《阿涅阿斯纪》,对于该版本的每一页,他都可以指出哪一行是第一行,哪一行是最后一行。在他的抄写员的帮助下,欧拉在许多研究领域的生产力实际上提高了。在1775年,他平均每周发表一篇数学论文。1771年,他的家被大火烧毁,他只保存了他自己的一部分数学手稿。

死亡与遗产
1783年9月18日,在圣彼得堡,在与家人共进午餐后,欧拉与院士安德斯·约翰·莱克斯尔讨论新发现的天王星及其轨道时,他因脑出血晕倒,不久后去世。在他去世后,圣彼得堡学院继续出版欧拉未发表的作品长达近50多年。
1783年9月18日,晚餐后,欧拉一边喝着,一边和小孙女玩耍,突然之间,烟斗从他手中掉了下来。他说了一声:“我的烟斗”,并弯腰去捡,结果再也没有站起来,他抱着头说了一句:“我死了,欧拉停止了计算和呼吸”。后面这句经常被数学史家引用的话,出自法国哲学家兼数学家孔多塞之口:
“...il cessa de calculer et de vivre”
he ceased to calculate and to live
他停止了计算和呼吸
 
欧拉在数学方面的工作是如此之大,所以在这里只能给出一个非常肤浅的解释。他是有史以来最多产的数学作家。

在数学领域内,18世纪可正确地称为欧拉世纪。欧拉是18世纪数学界的中心人物。他是继牛顿(Newton)之后最重要的数学家之一。在他的数学研究成果中,首推第一的是分析学。欧拉把由伯努利家族继承下来的莱布尼茨学派的分析学内容进行整理,为19世纪数学的发展打下了基础。他还把微积分法在形式上进一步发展到复数范围,并对偏微分方程,椭圆函数论,变分法的创立和发展留下先驱的业绩。在《欧拉全集》中,有17卷属于分析学领域。他被同时代的人誉为“分析的化身”。

他在现代解析几何和三角学的研究中取得了很大的进展,他是第一个sin、cos似作函数的人而不是像托勒密那样看成弦。他在几何、微积分和数论方面做出了决定性的贡献。他将莱布尼茨的微分学和牛顿的流数法集成到数学分析中。他引入了β函数和γ函数,以及微分方程的积分因子。他研究了连续介质力学、克莱拉特的月球理论、三体问题、弹性、声学、光的波理论、水力学和音乐。这些符号也归功于欧拉e表示自然对数的基(1727),函数符号f(x)(1734),π表示pi,∑表示总和(1755),i表示-1的平方根(1777),有限差分的符号Δy和Δ2y其他许多符号

“Mathematicians have tried in vain to this day to discover some order in the sequence of prime numbers, and we have reason to believe that it is a mystery into which the human mind will never penetrate.”– Leonhard Euler
“直到今天,数学家们一直试图发现质数顺序的规律,但徒劳。我们有理由相信,这是一个人类心灵永远无法理解的谜。”–莱昂哈德欧拉
 
进一步阅读
http://scihi.org/leonhard-euler-mathematician/
https://www.britannica.com/summary/Leonhard-Euler
https://studiousguy.com/leonhard-eulers-contributions-in-mathematics/
https://www.famousmathematicians.net/leonhard-euler/
https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Biographies/Euler/
https://brilliant.org/wiki/leonhard-euler/
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