千古寸心事,欧高黎嘉陈~
这是杨振宁先生在了解了物理学中规范场理论与数学中纤维丛理论之间的密切关系,了解了美妙的陈氏级之后,于1983年所作的一首诗——《赞陈氏级》。数学和物理本就有着密不可分的联系,数学的工具性作用促使和推动了物理学的发展,纤维丛理论尤其是陈示性类理论所提出的拓扑结构对于规范场理论的发展产生深远影响。
全诗流传最广的一句话便是“千古寸心事,欧高黎嘉陈”,列举和赞扬了在几何研究中取得举世贡献的几何学大家,分别是欧几里得、高斯、黎曼、嘉当、陈省身。当然,历史的滚滚洪流中在几何学上贡献卓著的数学家还有很多,因为是五言诗的关系只列举了五位,但也足以说明这五位是站在人类几何研究领域的金字塔塔尖的大师,为人类文明的进步作出卓绝的贡献。
欧几里得(约公元前330年—公元前275年)是大家最为熟悉的古希腊数学大师,他的著作《几何原本》流传面广,影响深远。
《几何原本》提出并总结了平面几何五大公设,并由五大公设为基础,通过逻辑推理,搭建起了欧几里得几何的大厦。简单地来讲,大家小学、初中乃至于高中所学的几乎所有几何知识都来源于两千多年前欧几里得所创立的几何学体系,我们称之为欧氏几何。
高斯(1777年4月30日—1855年2月23日)也是大家熟悉的德国数学大师,被誉为“数学王子”。他最广为人知的故事便是从1一直加到100,事实上是等差数列求和的问题。他的研究涉猎广泛,除了数学,在物理学、天文学、大地测量学等方面都有着卓越的贡献。1796年高斯证明了尺规作图作正十七边形的可行性,1807年高斯成为哥廷根大学教授和哥廷根天文台台长,1818年—1826年间汉诺威公国的大地测量工作也由高斯主导,1840年高斯与韦伯一同画出世界上第一张地球磁场图。因为高斯的工作,哥廷根大学成为了当时世界数学研究的中心,高斯开启了哥廷根数学学派的起始时代,把现代数学提到一个新的水平,也因为此,高斯被认为是世界上最重要的数学家之一。
黎曼(1826年9月17日—1866年7月20日)同样是出生于德国的数学大师,对于了解数学发展进程的人而言,黎曼的研究对于数学的发展做出了开创性的历史贡献。1854年,他继承并发扬了高斯关于曲面的微分几何研究,提出用流形的概念理解空间的实质,用微分弧长度的平方所确定的正定二次型理解度量,建立了黎曼空间的概念,把欧氏几何、非欧几何包进了他的体系之中。黎曼几何的创立,成为了之后诸多如爱因斯坦广义相对论等对人类科学发展影响深远的理论的基础。
嘉当(1869年4月9日─1951年5月6日)是法国的数学大师,对于很多人而言,这是个相对陌生的名字,但他的工作为近代数学的发展做出了极大的贡献。他创造性地利用外微分形式和活动标形法研究李群论和微分几何学,对李群的结构和表示、黎曼空间几何学都有重要贡献。嘉当是流行分析的重要缔造者,是纤维丛联络论的开创人,而黎曼对称空间理论的发现、发展和完善皆归功于嘉当一个人,他无疑是最伟大的数学家之一。与此同时他还曾指导过数学大师陈省身。
陈省身(1911年10月28日~2004年12月3日)是20世纪最伟大的几何学家之一,被誉为“整体微分几何之父”。他发展了纤维丛理论,建立了高维复流形上的值分布理论,奠定广义积分几何的基础,陈氏示性类与Chern-Simons(陈-西蒙斯)微分式等业已深入到数学以外的其他领域,成为理论物理的重要工具。
陈省身不仅仅是数学家,亦是教育家和数学活动家。他本人是数学领域最高奖项Wolf奖(终身成就奖)获得者,而他的学生丘成桐则成为了首位同时获得数学界最高奖项Fields奖和Wolf奖双料奖项的华人。2002年,国际最重大的数学大会——国际数学家大会在北京召开,大会的主席是陈省身的学生,著名数学家吴文俊院士,陈省身本人则担任大会名誉主席,并以90岁高龄在大会上致辞,为国家数学发展贡献自己的力量。
回顾这些数学家的历程,他们的工作在继承前人工作的同时,开创了新的领域,启迪了后人的智慧。很多时候数学家的研究是寂寞的,很多东西,哪怕十年、二十年,乃至于一百年,你看不到它的现实作用,但事实已经证明,正是这些貌似无用的东西,深刻改变着人们的生活乃至世界的格局。数学难,难在对知识本身持之以恒的渴求和探索,难在不被人所理解却初心不改的坚守。向伟大的数学家们致敬!