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堂上习惯于把自己置于险境:对要讲的内容现想现推,好让学生得到瞧一瞧
数学思维的实际过程的一个机会。这种“现想现推”式的数学成了希尔伯特
终生难于忘怀的教益。
接下去的一学期,本来允许希尔伯特再转往柏林听课,但他深深地依恋
着他出生的家乡,于是他毅然返回了哥尼斯堡大学。1882年春季,当他再次
决定留在家乡的大学的时候,年仅17岁的赫尔曼·闵可夫斯基已在柏林学习
了三个学期后回到了哥尼斯堡。
年轻的闵可夫斯基当时胸怀壮志,完全沉浸在一项很深奥的研究之中,
他希望以此赢得巴黎科学院的数学科学大奖。那年巴黎科学院出榜征解的题
目是:将一个数表示成5个平方数之和。闵可夫斯基的研究结果大大超过了
原问题。科学院接收答案的截止日期到了,按照竞赛的要求,文章非译成法
文不可,而闵可夫斯基的文章却来不及译成法文了。事已如此,他还是决定
投搞应征。在最后一刻,他听从了大哥麦克斯的建议,在文章开头写了一个
短短的附注。他在附注中解释道:因为数学问题本身强烈地吸引着他,致使
他疏忽了竞赛规则;他并表示希望,科学院不会以为“假如我少给了些什么,
实际我给出了更多的东西。”
1883年春,比赛揭晓后,刚满18岁的闵可夫斯基果然同英国著名的数
学家亨利·史密斯共享了这份大奖。此情此景,希尔伯特看在眼里,喜在心
头。他不顾父亲的反对,很快和这个与自己家庭背景不同的年青人成了朋友。
希尔伯特比闵可夫斯基大3岁,两个人的性格在许多方面极不相象。闵可夫
斯基十分腼腆、略有些口吃。这使他与任何一个学数学的同学很难在第一年
里就建立起亲密的友谊。但是他们两个人的心是相通的,他们都深深地爱数
学,而且都怀有一种深沉的乐观主义。尽管当时许多人对一般的科学抱有极
度悲观的看法,认为某些问题无论如何是无法解答的。但是希尔伯特和闵可
夫斯基却早已确信“每一个确定的数学问题必定能得到一个准确的答案:或
者给所提问题以实际的肯定回答;或者证明问题是不可解的,因为所有企图
证明它成立的努力必然失败。”
1884年春天,年仅25岁的阿道夫·赫维茨从哥廷根到哥尼斯堡任副教
授,他像闵可夫斯基一样,也享有数学天资早熟的盛名:在预科学校上学时,
他的老师汉尼巴尔·舒伯特十分欣赏他的数学才能,所以常在星期天专门向
赫维茨传授自己擅长的学问——后来人们称之为“舒伯特演算”。在舒伯特
的鼓励下,赫维茨的父亲从朋友那借来钱供儿子继续上学。后来赫维茨在菲
力克斯·克莱因的门下获得了博士学位。
希尔伯特发现新老师的外表“谦恭、朴实”,而“他那双闪耀着聪慧和
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快意的眼睛,就像是他精神的映照”。希尔伯特和闵可夫斯基很快就与赫维
茨建立了密切的关系。每天下午“准五点”,三个人必定相会“去苹果树”
下散步。这种学习方法对希尔伯特来说,要比钻在昏暗的教室或图书馆啃书
本好了不知多少倍。
日复一日的“散步”中,他们全都埋头于讨论当前数学的实际问题,他
们之间相互交换对问题新近获得的研究体会,交流彼此的想法和研究计划,
他们以这种最悠然有趣的学习方式,考察着数学世界中的各个王国。赫维茨
有着广泛“坚实的基础知识,又经过很好的整理,”所以他是理所当然的领
头人,并使其他两位心悦诚服。从那时起,他们之间就结下了终身的友谊。
亚历山大曾对人报怨说:“父王将会征服一切,再没有什么留给我们去
攻克。”但是,希尔伯特他们没有亚历山大的担忧,因为:
数学这个世界是无穷无尽的。
三、从博士到讲师
希尔伯特在大学度过了整整八个学期,走完了取得博士学位的必经之
路,他开始考虑该选什么题目来做他的学位论文。起初,他想研究他喜欢的
连分数的一种推广,但他的博士论文导师林德曼告诉他:很不幸雅可比早就
得到了这种推广。林德曼建议他做个代数不变量理论中的问题,因为这个题
目的难度对志愿投考博士学位的人来说是恰到好处,既难而又有希望解决。
这个题目当时非常热门,希尔伯特在研究中选择了一条和一般人相信能引出
结果的办法完全不同的道路。他的创造才能充分显示出他那别出心裁的证明
道路。漂亮的工作成绩,使林德曼教授感到相当满意。
希尔伯特没有忘记将论文的抄件用快件寄给闵可夫斯基。他的父亲新近
去世,此时他正在威斯巴登陪伴他的母亲。闵可夫斯基以极大的兴趣研读了
他的论文,并在回信中高度赞扬了他的伙伴。
1884年12月11日,希尔伯特通过了口试,等待着他的最后考验是1885
年2月7日,将在大学里最庄严的大厅里举行公开的晋级典礼仪式。届时,
他必须面对两名正式指定的“对手”的质疑。
希尔伯特选来答辩的两个命题横跨了整个数学领地:第一个是关于用实
验确定绝对电磁电阻的方法;第二个涉及到哲学。他以富有说服力的论证结
束了答辩,获得了哲学博士学位。现在,希尔伯特已经迈出了他科学生涯的
第一步,但仅仅是个哲学博士是没有资格给学生们讲课的,为了取得讲课资
格,年轻的博士还得通过一种国家考试。
1885年5月,希尔怕特通过了考试。同年夏天,闵可夫斯基回到哥尼斯
堡,取得了博士学位,紧接着他就参军服役去了。在大学晋级仪式上,闵可
夫斯基的正式“对手”之一就是希尔伯特。
没有被召服兵役的希尔伯特为了弥补居住在小城市的不足,想去作一次
学习旅行,赫维茨极力主张他去莱比锡找菲力克斯·克莱因。
当年克莱因虽然刚刚36岁,却已是数学界的一位传奇人物。他23岁时,
在埃尔兰根当上了正教授。在就职典礼上,他发表了数学史上称作埃尔兰根
纲领的演讲——他大胆地建议,把许多不同的看起来毫无干系的几何,在群
的概念下加以统一和分类。
希尔伯特选听了克莱因的课,还参加了一个讨论班。这些活动给他留下
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了深刻的印象。克莱因也很器重希尔伯特——他仔细地保存了希尔伯特在讨
论班上提出的报告。他后来还说过:“一听希尔伯特的报告,我就知道他是
一个数学方面的后起之秀。”
在莱比锡,相当多的人跟希尔伯特一样对不变量理论感兴趣。在这里,
希尔伯特很快成了莱比锡数学界内的一员,他结交了几位年轻的数学家——
乔治·皮克、爱德华·斯塔迪。本来克莱因特意力促斯塔迪和希尔伯特两位
到南方的埃尔兰根去访问他的朋友保尔·果尔丹——当时公认的“不变量之
王”。但由于某种原因,大概是希尔伯特不喜欢斯塔迪和他作伴,这趟远征
并未成行。
1885年12月初,希尔伯特第一篇关于不变量的文章经克莱因提交给了
科学院。
克莱因自己年轻时曾和他的朋友索弗斯·李相伴去巴黎旅行。两个人都
学得了有关群论的知识,这些知识在他们的学术生涯中已经发挥了重大作
用,所以克莱因总是试图把每个有培养前途的德国青年数学家送往巴黎。因
为赫维茨也支持克莱因的忠告,所以在1886年3月的时候,希尔伯特便踏上
了去巴黎的旅途。
在巴黎,希尔伯特不得不和那位很难相处的斯塔迪协力合作这次由克莱
因建立的数学访问。因为斯塔迪也是按照克莱因的劝告,先期到了那里。
希尔伯特一安顿下来,就给克莱因写信。这封信证明他对这位教授非常
之敬重。他首先极细心地打了一份草稿,措词适当而优美,然后用罗马手写
体大字精心书写了一遍,而那时候他给赫维茨写信仍旧用的是歌德体,他遵
照克莱因的教诲�