威爾特拉斯定理 數學大師啟示錄維爾斯特拉斯 pdf

2021-10-13 05:11:38 字數 2259 閱讀 6661

如果牛頓和萊布尼茲想到過連續函式不一定有導數 (而這卻是

一般情形),那麼微積分就決不會被創造出來。

——皮卡

分析算術化的過程開始了

19 世紀的數學,發生了三件意義深遠的大事。

在30 年代,羅巴切夫斯基和鮑耶掙脫歐幾里得幾何的束縛,創

造了和它同樣相容的幾何——非歐幾何。歐幾里得幾何的某些公理

在那裡不再得到滿足。它打破了歐幾里得幾何是先驗的、惟一的幾

何真理的神話,為更多新幾何創立開啟大門。

幾乎同時,代數學也發生了類似的革命。以伽羅瓦、哈密頓、

格拉斯曼和凱萊為代表的數學家們創立了新的代數。普通代數裡

的某些公理在那裡不再適用。它為群、環、域、布林代數、約當代

數和李代數等抽象代數的創立開闢道路。第三個具有重大意義的

事件是分析的算術化。

微積分自牛頓、萊布尼茲創立以來,獲得空前的發展。但是,

它的許多概念還是含混不清的,它的基礎仍舊薄弱。達朗貝爾首先

察覺到需要有乙個極限理論來消除混亂;拉格朗日則在《解析函式

論》中作了有益的嘗試;高斯比同時代數學家更早排除直觀,對嚴

密性提出更高的要求;最後是柯西把問題大大推進。他的極限理論

對分析的發展和級數斂散性的判別都是必不可少的。但是,使數學

家最終下決心摒棄憑直觀推理而尋求更可靠基礎的,是由於德國數

學家卡爾·維爾斯特拉斯在1874 年發表的乙個和直觀相悖的驚人發

現:一條連續曲線卻處處沒有切線!

乙個艱鉅而漫長的分析算術化的過程開始了。

早年的波折

人們總以為,乙個人要想在數學上取得成就,成為第一流的數

學家,就必須從小受到良好的數學訓練,而且不能把大量的時間和

精力花在像中等教育這一類和數學創造無關的事務上。不過,被譽

為「現代分析之父」的德國偉大數學家卡爾·維爾斯特拉斯可以說

是個例外。

卡爾 ·維爾斯特拉斯於1815 年10 月31 日誕生於德國西北部威

斯特伐利亞區的奧斯坦菲爾德。父親威廉·維爾斯特拉斯是受法國

僱傭的海關職員,因為當時拿破崙的法國正統治著德國西部和大半

個歐洲呢。威廉正直坦率,有一定文化素養,一度曾經當過教師。

不過,和高斯的父親一樣,威廉在家裡十分嚴厲而且專斷。幾乎一

直到卡爾40 歲,父親還在不顧兒子的才能和愛好,魯莽地干預他的

事務。幸好卡爾在意志和體格上都異常堅強。父親的干擾使他的事

業和生活走了一段曲折的彎路,但是終究沒有擋住他登上光榮的頂

峰。在卡爾後面,威廉和妻子肖朵拉·福斯特又生了彼得和兩個女

兒:克拉拉和愛麗絲。愛麗絲出世不久,肖朵拉不幸病故。母親的

為人鮮為人知,只知道她對自己的婚姻似乎不大滿意。父親於第二

年再娶。繼母是個典型的德國家庭婦女,對子女智力的發展說不上

有什麼影響。維爾斯特拉斯兄弟姐妹四人親密無間,和睦相處,並

且都沒有結婚。可憐的彼得一度有過這種念頭,可是很快被父親的

厲聲斥責所嚇退。

卡爾降生不久,維爾斯特拉斯全家搬到威斯特伐利亞的韋斯特

康登村。父親在那裡任製鹽廠的海關**。韋斯特康登是個默默無

聞的小村。一條坑窪不平的道路,兩旁疏疏落落居住著二三十戶人

家,連一所小學也沒有。小村今天在德國以至全世界出了名,只因

為維爾斯特拉斯在這裡度過他的青少年時代,而且他的**作也是

在這裡完成的。14 歲,卡爾進附近帕德博恩城的一所天主教預科學

校學習。在學校裡,他如魚得水,自由自在。他和善的性格和過人

的智慧型深得老師們的喜愛。學習規定的幾門功課,他毫不費力,而

且每年穩拿7 項以上獎賞。通常首先是德語,其次是拉丁語、希臘

語和數學。所以,在笛卡兒、費馬等一大串數學家的後面又加上了

維爾斯特拉斯的名字,他們不但是數學的巨匠,而且是語言學的大

師。只有書法一項,維爾斯特拉斯沒有獲過獎。可是,具有諷刺意

味的是,命運卻安排他要在以後相當長的時間裡,教那些剛剛脫離

媽媽懷抱的孩童們寫字!

卡爾學習出色,在實際工作中也身手不凡。從15 歲開始,他就

一邊學習,一邊在一位經營火腿黃油的女商人那裡當會計。他把賬

目管理得井井有條,深得女主人的賞識,以致他的口袋裡總不缺零

花錢。 』

可是,這一連串的成功給卡爾帶來乙個意想不到的結果。從預

科學校一畢業,不容卡爾有半句分辯,父親就把他送到波恩大學去

學法律。威廉的理由很簡單:卡爾能贏得這麼多獎狀,又能把賬目

管理得有條有理,表明他聰明過人而且是出色的簿記員。什麼是簿

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