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闹了个恶作剧,哄骗他代表四年级学生参加数学竞赛,解一个十分难对付的
数学题。彭加勒似乎没有怎么思考就直接写出了答案,然后扬长而去,那些
戏弄者垂头丧气地还在纳闷“他究竟是怎样做出来的?”在彭加勒的整个一
生中,其他人经常询问同样的问题。的确,当一个数学难题摆在他面前时,
他的答案就像刚刚离弦的箭一样飞来。
1871年底,彭加勒进入巴黎综合工科学校深造。据说,在入学考试时,
一位主考人得知彭加勒是“数学巨怪”,故意把考试推迟了三刻钟,想用一
个经过精心推敲的试题难倒他。结果,彭加勒回答得很出色,得到了最高分
数。他尽管在数学上名列前茅,但体育成绩很不好,绘画得了零分。按当时
的规定,零分意味着淘汰。主考人熟知他的情况,还是破例录取了他,使他
有机会深造。
彭加勒于1875年从巴黎综合工科学校毕业,其时21岁。他接着到矿业
学校学习,打算做一名工程师。他满怀信心地攻读工程技术课程,一有闲空,
就劲头十足地钻研数学,并在微分方程一般解的问题上初露锋芒。1878年,
他向巴黎科学院提交了这个课题的“异乎寻常”的论文,为此于第二年的8
月1日,他有幸得到了数学博士学位。
彭加勒并非命中注定要成为一个矿业工程师,但是在见习期间,他却表
现出一个真正的工程师的勇气。在一次矿井爆炸时,他奋不顾身地冲进去营
救十六个遇难的同事,为此深得矿工们的信赖。然而,这个职业与他的兴趣
不相投,他又想作一个职业的数学家。得到博士学位不久,他应聘到卡昂大
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学作数学分析教师。两年后,他升迁到巴黎大学作教授,讲授力学和实验物
理学等课程。除了在欧洲参加科学会议和1904年应邀到美国圣路易斯博览会
讲演外,他一生的其余时间都在巴黎作为法国数学界乃至世界数学界的领袖
而度过的,一生载有众多的荣誉。
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二、数学天才
1789年的法国大革命推翻了成为社会发展桎梏的封建制度和专制政
权,促进了科学的发展,使法国在18世纪末和19世纪初取代英国,一跃而
成为世界科学的中心。在这里,只需提一下拉格朗日、蒙日、拉普拉斯、傅
里叶、柯西等著名数学家的名字就可想而知法国科学的盛况了。可是,由于
启蒙主义在德国的活跃和以普鲁士为中心的各诸侯国的统一,德国在世界舞
台上崭露头角,后来居上,在19世纪后半期夺得了科学的主导权。尽管如此,
由于彭加勒等人的继往开来,仍使法国有能力自立于世界科学之林。彭加勒
被认为是19世纪最后1/4和本世纪初期的数学主宰,并且是对数学和它的
应用具有全面知识、雄观大局的最后一位大师。要知道,当时的许多数学分
支都变成了封闭的体系,它们各有其特殊的术语和专门的研究方法,要同时
跨越几个领域实在不易,要作个通才,更是难上加难。可是彭加勒就是这样
的通才,人们公认他是堪与高斯相媲美的大数学家。
在彭加勒出生后的第二年,高斯就去世了。高斯是德国著名的数学家,
被誉为“数学家之王”。他的研究遍及所有数学部门,也是非欧几何学的创
始人之一。可以说,19世纪数学的发展一开始就在数学巨人高斯身影的覆盖
之下,而后来却在同样的一位数学大师彭加勒的支配之中。他们两人是最高
意义上的广博的数学家,并且都在物理学和天文学上作出重要贡献。事实上,
彭加勒在数学的四个主要部门——算术、代数、几何、分析——中的成就都
是开创性的。洛夫在评价彭加勒时说过:
他的权威现在已被公认,他能够进入所有时代最伟大的数学家行列之
中,未来的几代人将不可能修改这一论断。
彭加勒的首次成功是在微分方程理论方面。这项工作完成于1876年11
月,论文题目是《关于微分方程所定义的函数性质》,其时他只有22岁。1878
年,他又完成了同一课题的又一篇论文《自变量的任意个数的偏导数方程的
积分》,它涉及到更加困难、更加普遍的问题。这篇博士论文又一次显示了
彭加勒卓越的数学才能。论文评审人认为,论文是异乎寻常的,它包含着足
以向几篇好论文提供材料的结果,完全值得接受。对于常微分方程的研究促
使彭加勒从事超越函数新关系——自守函数——的探讨,自守函数是椭圆函
数的推广。彭加勒把自己发现的一类自守函数命名为富克斯函数,但富克斯
却没有考虑过,为此克莱因就优先权问题向彭加勒提出抗议。彭加勒的回答
是把自己紧接着发现的一类自守函数命名为克莱因函数,因为这类函数正像
有人所幽默地注视到的,克莱因从来也未想到过。
1884年,彭加勒在《数学学报》前五卷发表了关于自守函数的五篇重要
论文,这一划时代的发现使不到30岁的彭加勒闻名于世。从此,他一生事业
的魔杖被抓住了。阿拉丁的神灯(阿拉丁是阿拉伯神话《天方夜谭》中寻获
神灯与魔指环的青年,阿拉丁的神灯即如意神灯,此灯可使持有者百事如意)
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被擦亮了。可是,当这组论文的第一篇发表后,克罗内克却警告编辑说,这
篇不成熟的和隐晦的论文会把期刊扼杀掉。
自守函数的研究和微分工程定性理论的研究一样,促使彭加勒重视拓扑
学。1887年,33岁的彭加勒被选入巴黎科学院,像这样年轻的新人进入科学
院实属罕见。大多数数学家在签署意见时认为,彭加勒的工作成就超过了通
常的赞扬,这必然使我们想起雅科毕描述阿贝尔的情况——他解决了在他之
前未曾设想过的问题。事实上必须承认,由于椭圆函数的成功,我们正目睹
数学领域里的一次革命,这次革命在每一个方面都可以和半个世纪前出现的
革命相比较。
彭加勒说过,数学家具有两种截然不同的倾向。有的人具有不断扩张版
图的兴趣,在攻克某个难题后,便抛开这个题目,急着出发进行新的远征。
另外的人则专心致志地围绕着这个问题,从中引出所有能够引出的结果。前
者像一个乘汽车的旅行家,后者则像一个徒步游客。
彭加勒本人就是这样一个在数学新版图上乘车驰骋的旅行家。法国数学
家、彭加勒的传记作家达布谈到彭加勒的这一特点时说:“他一旦达到绝顶,
便不走回头路。他乐于迎击困难,而把沿着既定的宽阔大道前进、肯定更容
易到达终点的工作留给他人”。彭加勒属于库恩所说的发散式思维的科学家,
对于一个科学开拓者来说,这的确是不可或缺的素质。
就这样,彭加勒接二连三地出击,雄心勃勃地进行新的征服。他在函数
论,组合拓扑学 (又称代数拓朴学)、代数学、微分方程和积分方程理论、
代数几何学、发散级数理论、数论、概率论、位势论、数学基础等方面都作
出了开创性的贡献,成为后继者拓展和深究的课题,有些至今仍具有诱人的
魅力。在数学研究的众多领域中,彭加勒永远走在前面。新问题等待着他,
他没有时间仔细琢磨已被攻克的旧问题,他不愿把精力花在那些细枝末节的
小问题上,修正、拓广他作过的东西不是他的职责。维托·沃尔泰拉在评价
彭加勒这一工作作风时说:“对彭加勒而言,整体即是一切,无所谓细节”。
在这方面,彭加勒与高斯迥然不同。高斯的研究成果发表的相对地少,因为
他不管作什么工作,都要琢磨修饰,既要求完美,又要求他的证明达到最大
限度的简明而不失严密性。关于非欧几何,他没有发表过权威性的著作。而
彭加勒却是一位性急而多产的科学家,他甚至说过,他从未发表过一篇既不
后悔它的内容、也不后悔它的形式的论文 (这当然是自谦的说法)。不过,
他们二人有一点则是共同的:他们都没有几个学生,�