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现代数学发展简史 数学发展史——从古代到现代

作者&投稿:呈邱 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
概述近现代数学的发展史~

--《近现代数学发展概论》张光远重庆出版社 1991.12版

《现代化知识文库--二十世纪数学史话》知识出版社 1984.2上海
注一:这是《二十世纪数学史话》的说法。
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国际数学界的最高奖?菲尔兹奖和国际数学家大会
诺贝尔奖金中为什么没有设数学奖?对此人们一直有着各种猜测与议论。每年一度的诺贝尔物理、化学、生理学和医学奖,表彰了这几个学科中的重大成就,奖掖了科学精英,可谓举世瞩目。不设数学奖,对于这个重要的基础学科,岂不是失去了一个在世界范围内评价重大成就和杰出人才的机会?
其实,数学领域中也有一种世界性的奖励,这就是每四年颁发一次的菲尔兹奖。在各国数学家的眼里,菲尔兹奖所带来的荣誉可与诺贝尔奖金媲美。
菲尔兹奖是由国际数学联盟(简称IMU)主持评定的,并且只在每四年召开一次的国际数学家大会(简称ICM)上颁发。菲尔兹奖的权威性,部分地即来自于此。所以,这里先简单介绍一下“联盟”与“大会”。

十九世纪以来,数学取得了巨大的进展。新思想、新概念、新方法、新结果层出不穷。面对琳琅满目的新文献,连第一流的数学家也深感有国际交流的必要。他们迫切希望直接沟通,以便尽快把握发展大势。正是在这样的情况下,第一次国际数学家大会在苏黎世召开了。紧接着,一九00年又在巴黎召开了第二次会议,在两个世纪的交接点上,德国数学家希尔伯特提出了承前启后的二十三个数学问题,使得这次大会成为名副其实的迎接新世纪的会议。

自一九00年以后,大会一般每四年召开一次。只是因为世界大战的影响,在一九一六年和一九四0~一九五0年间中断举行。第二次世界大战以后的第一次大会是一九五0年在美国举行的。在这次会议前夕,国际数学联盟成立了。这个联盟联络了全世界几乎所有的主要数学家,她的主要任务是促进数学事业的发展和国际交流,组织进行四年一次的国际数学家大会及其他专业性国际会议,颁发菲尔兹奖。自此以后,大会的召开比较正常。从一八九七年算起,总共举行了十九次大会,其中有九次是在一九五0~一九八三年间举行的。

联盟的日常事务由任期四年的执行委员会领导进行,近年来,这个委员会设主席一人,副主席二人,秘书长一人,一般委员五人,都是由在国际数坛上有影响的著名数学家担任。每次大会的议程,由执委会提名一个九人咨询委员会来编定。而菲尔兹奖的获奖人,则由执委会提名一个八人评定委员会来遴选。评委会的主席也就是执委会的主席,可见对这个奖的重视。这个评委会首先由每人提名,集中提出近四十个值得认真考虑的候选人,然后进行充分的讨论并广泛听取各国数学家的意见,最后在评定委员会内部投票决定本届菲尔兹奖的得奖人。


现在,国际数学家大会已是全世界数学家最重要的学术交流盛会了。一九五0年以来,每次参加者都在两千人以上,最近两次大会的参加者更在三千人以上。这么多的参加者再加上这四年来无数的新成果,用什么方法才能很好地交流呢?近几次大会采取了分三个层次讲演的办法。以一九七八年为例,在各专业小组中自行申请作十分钟讲演的约有七百人,然后由咨询委员会确定在各专业组中作四十五分钟邀请讲演的名单约二百个,以及向全会作一小时综述报告的人选十七位。被指定作一小时报告是一种殊荣,报告者是当今最活跃的一些数学家,其中有不少是过去或未来的菲尔兹奖获得者。

菲尔兹奖的宣布与授予,是开幕式的主要内容。当执委会主席(即评委会主席)宣布本届得主名单之后,全场掌声雷动。接着由东道国的重要人士(当地市长、所在国科学院院长、甚至国王、总统),或评委会主席授予一块金质奖章,外加一干五百美元的奖金。最后由一些权威的数学家来介绍得奖人的杰出工作,并以此结束开幕式。

菲尔兹奖是以已故的加拿大数学家约翰?查尔斯?菲尔兹命名的。

一八六三年五月十四日,菲尔兹生子加拿大渥太华。他十一岁时父亲逝世,十八岁时又失去了慈母,家境不算太好。菲尔兹十七岁时进入多伦多大学专攻数学。一八八七年,菲尔兹二十四岁,就在美国约翰.霍普金斯大学获得了博士学位。又过了两年,他在美国阿勒格尼大学当上了教授。

当时,世界数学的中心是在欧洲。北美的数学家差不多都要到欧洲学习、工作一段时间。一八九二年,菲尔兹远渡重洋,游学巴黎、柏林整整十年。在欧洲,他与福雪斯、弗劳伯纽斯等著名数学家有密切的交往。这一段经历,大大地开阔了菲尔兹的眼界。

作为一个数学家,菲尔兹的工作兴趣集中在代数函数方面,成就不算突出,但作为一名数学事业的组织、管理者,菲尔兹却是功绩卓著的。

菲尔兹很早就意识到研究生教育的重要,他是在加拿大推进研究生教育的第一人。现在人们都知道,一个国家的研究生培养情况如何,是衡量这个国家科学水平的一个可靠指数。而在当时,能有这样的认识实属难能可贵。

菲尔兹对于数学的国际交流的重要性,对于促进北美州数学的发展,都有一些卓越的见解。为了使北美的数学迅速赶上欧洲,菲尔兹竭尽全力主持筹备了一九二四年的多伦多国际数学家大会(这是在欧洲之外召开的第一次大会)。这次大会使他精疲力尽,健康状况再也没有好转,但这次会议对于北美的数学水平的成长产生了深远的影响。

一九二四年大会没有邀请德国等第一次世界大战的战败国的数学家。在此之前的一九二0年大会,因为是在法国的斯特拉斯堡(战前属德国)举行,德国拒绝参加(一九二八年的波伦亚大会只是由于希尔伯特坚持,德国才参加了。)。这些事情很可能触发了菲尔兹发起一项国际性奖金的念头,因为菲尔兹强烈地主张数学发展应该是国际性的。当菲尔兹知道了一九二四年大会的经费有结余时,他就建议以此作为基金设立一项这样的奖。菲尔兹奔走欧美谋求支持,并想在?九三二年苏黎世大会亲自提出正式建议,结果未及开幕他就逝世了。是多伦多大学数学系的悉涅,把这个建议和一大笔钱(其中包括一九二四年大会的结余和菲尔兹的遗产)提交苏黎世大会,大会立即接受了这一建议。

按照菲尔兹的意见,这项奖金应该就叫国际奖金,而不应该以任何国家机构或个人的名字来命名。但是国际数学家大会还是决定命名为菲尔兹奖。数学家们希望用这一方式来表示对菲尔兹的纪念和赞许,他不是以自已的研究工作,而是以远见、组织才能和勤恳的工作促进了本世纪的数学事业。

第一次菲尔兹奖颁发于一九三六年。不久,国际形势急剧恶化。原定一九四0年在美国召开的大会已成泡影。第二次的菲尔兹奖是在战后的第一次大会,即一九五0年大会上颁发的。以后,每次大会都顺利地进行了这一议程。?般是每届两名获奖者。但一九六六年、一九七0年、一九七八年得奖人是四名,据说是因为有一位不愿透露姓名的捐款人,使奖金可以临时增加到四份,一九八二年华沙会议因故而延期至一九八三年八月举行,获奖者为三名。总起来,获得菲尔兹奖的数学家己有二十七名。

在一九三六年、?九五0年、一九五四年这三次大会上,都是由一位数学家来介绍所有得奖人的工作的。一九三六年卡拉凯渥铎利还讲了一点获奖者的生平。一九五0年评委会主席玻尔就只用清晰而非专门的语言简述工作。一九五四年,由本世纪著名的数学家外尔介绍,他在结束语中盛赞两位得奖者“所达到的高度是自己未曾梦想到的”,“自已从未见过这样的明星在数学天空中灿烂地升起,”他说:“数学界为你们二位所做的工作感到骄傲。它表明数学这棵长满节瘤的老树仍然充满着汁液和生机。你们是怎样开始的,就怎样继续下去吧!”

从一九五八年起,改成每位获奖者分别由一位数学家介绍。介绍的内容比较地局限于工作,对于获奖者个人的情况很少涉及。这个做法,一直延续到最近一次大会。

菲尔兹奖只是一枚金质奖章,与诺贝尔奖金的十万美元相比真是微不足道。为什么在人们心目中,菲尔兹奖的地位竟然与诺贝尔奖金相当?

原因看来很多。菲尔兹奖是由数学界的国际学术团体--国际数学联盟,从全世界的第一流数学家中遴选的。就权威性与国际性而言,任何其他的奖励都无法与之相比。菲尔兹奖四年才发一次,每次至多四名,因而获奖机会比诺贝尔奖要少得多。但是主要的原因应该是:迄今为止的获奖者用他们的杰出工作,证明了菲尔兹奖不愧为最重要的国际数学奖。事情就是这样:从表面上看,一项奖赏为获奖人带来了巨大荣誉;而事实上正相反,正是得奖工作的水准奠定了这项奖励的学术地位的基础。

菲尔兹奖首先是一项工作奖(这一点与诺贝尔奖金相同),即授予的原因只能是“已经做出的成就”,而不能是服务优秀、活动积极等其他原因。但是菲尔兹奖只授予四十岁以下的数学家(起先是一种默契,后来就成为不成文的规定),因此也带有一点鼓励性。问题在于,如果放在整个数学家的范围里,菲尔兹奖的得奖工作地位如何?

我们只举一个小小的例子。一九七八年,当代著名的老一辈数学家,布尔巴基学派创始人之一丢东涅发表了一篇题为《论纯数学的当前趋势》的论文,对于近二十年来纯数学各分支的前沿作了全面概述。在文章中,他列举了十三个目前处于主流的数学分支。其中十二个分支中的部分重要工作是由菲尔兹奖获得者作出的。这再清楚不过地说明了菲尔兹奖获奖成就的地位。

人们不能不承认,数学对于现实生活的影晌正在与日俱增。许多学科都在悄悄地或先或后地经历着一场数学化的进程。现在,已经没有哪个领域能够抵御得住数学方法的渗透。

数学本身也在一日千里地发展着。全世界成千上万的数学工作者正在几十个分支成百个专门方向上孜孜研究着。他们每年提出大约二十万条新定理!重要论文数,如以《数学评论》的摘要为准,每八至十年翻一番。文献数量的爆炸再加上方法概念的迅速更新,使得工作在不同方向上的数学家连交谈也有点困难,更不用说非数学专业的人了。

这样就产生了一个尖锐的矛盾。一方面,公众非常需要数学,他们渴望理解数学!另?方面,现代数学过于深刻、庞大、变得越来越不容易接近。

因此,对于数学,特别是现代数学加以普及,使得数学和数学家的工作能对现实生活产生应有的积极影响,这已成为人们日益重视的课题。

二十一世纪的曙光即将普照全球,要概述一下二十世纪的数学发展决非易事。就纯粹数学而言,我们觉得有两个主题可以起到提纲挈领的作用:一个是希尔伯特二十三问题的提出、解决现状与发展,另一个就是菲尔兹奖的获奖者及其工作。

作为一种表彰纯数学成就的奖励,菲尔兹奖当然不能体现现代数学的全部内容。就这个奖本身而言也有种种缺点。但是,无论从哪一方面讲,菲尔兹奖的获得者都可以作为当代数学家的代表,他们的工作所属的领域大体上覆盖了纯粹数学主流分支的前沿。这样,菲尔兹奖就成了一个窥视现代数学面貌的很好的“窗口”。

第一时期
数学形成时期,这是人类建立最基本的数学概念的时期。人类从数数开始逐渐建立了自然数的概念,简单的计算法,并认识了最基本最简单的几何形式,算术与几何还没有分开。


第二时期
初等数学,即常量数学时期。这个时期的基本的、最简单的成果构成中学数学的主要内容。这个时期从公元前5世纪开始,也许更早一些,直到17世纪,大约持续了两千年。这个时期逐渐形成了初等数学的主要分支:算数、几何、代数。


第三时期
变量数学时期。变量数学产生于17世纪,大体上经历了两个决定性的重大步骤:第一步是解析几何的产生;第二步是微积分(Calculus),即高等数学中研究函数的微分、积分以及有关概念和应用的数学分支。它是数学的一个基础学科。内容主要包括极限、微分学、积分学及其应用。微分学包括求导数的运算,是一套关于变化率的理论。它使得函数、速度、加速度和曲线的斜率等均可用一套通用的符号进行讨论。积分学,包括求积分的运算,为定义和计算面积、体积等提供一套通用的方法。


第四时期
现代数学。现代数学时期,大致从19世纪上半叶开始。数学发展的现代阶段的开端,以其所有的基础--------代数、几何、分析中的深刻变化为特征。

中国数学发展简史 - 现代数学开端
近代数学的开端主要集中在公元1911年~1949年这一时期。

到了19世纪末20世纪初,中国数学界发生了很大的变化,派出大批留学生,创办新式学校,组织学术团体,有了专门的期刊,中国从此进入了现代数学研究阶段。

从1847年,以容闳为代表的第一批学生出国后,形成了一个出国留学的高潮。当时出国留学人数每年要达到数千人之多,他们学成回国后,在中国形成了一支不可忽视的现代科学队伍。

早期出国留学的人中,学数学的人不多,其中做出突出成就的有:苏步青、陈建功、陈省身、周炜良、许宝、华罗庚、林家翘等人。

这样一批海外学子归来之后,在科研、教育、学术交流等方面都有了新转变。

科研上,1949年以前共发表652篇论文,尽管数量不多,范围也仅限于纯数学方面,但是其水平却不低于世界上的同行们。要知道,就是这点微薄的成果还是在克服了政治、经济等多方面难以想象的困难下取得的。

教育上,建立了正规的课程设置,数学的学时多于文科,对教科书也进行了更新。到1932年为止,中国国内各大学已有一支约155人的数学教师队伍,可以开5至10门以上的专业课。

学术交流上,1935年7月成立“中国数学会”,创办《中国数学会学报》和《数学杂志》。1932年至1936年召开的第9、10次国际数学会议,中国均有人参加。这时,应邀到华讲学的各国数学家也纷至沓来,给过去闭关自守的数学领域,带来了现代的气息。

中国数学发展简史 - 建国后的发展
1949年,新中国成立之初,国家虽然正处于资金匮乏、百废待兴的困境,然而政府却对科学事业给予了极大关注。1949年11月成立了中国科学院,1952年7月数学研究所正式成立,接着,中国数学会及其创办的学报恢复并增创了其他数学专刊,一些科学家的专著也竞相出版,这一切都为数学研究铺平了道路。

解放后的18年间,发表论文的篇数占解放前总篇数的3倍多,其中不少论文不但填补了中国过去的空白,有的还达到了世界先进水平。

正当数学家们奋起直追,力图恢复中国数学在世界上的先进地位时,一场无情的风暴席卷了中国。在文化大革命的十年中,社会失控,人心混乱,科学衰落。在数学的园地里,除了陈景润、华罗庚、张广厚等几个数学家挣扎着开了几朵花,几乎是满目凋零,一片空白。

当10年政治灾难过去之后,人们抬头一看,别的国家数学研究早已是高峰迭起,要想追上又需花费不少力气。

中华民族历来就有自强不息的光荣传统和坚韧不拔的耐力。浩劫以后,随着郭沫若先生那篇文采横溢的《科学的春天》的发表,数学园地里又迎来了万物复苏的春天。1977年,在北京制订了新的数学发展规划,恢复数学学会工作,复刊、创刊学术杂志,加强数学教育,加强基础理论研究……

尽管中国目前在世界数学的赛场上已处落后地位,然而,路遥识马力,今后鹿死谁手,仍然是个“x”。

1、[美]克莱因. 古今数学思想. 牛津大学出版社,1972(中译本:北京大学数学系数学史翻译组译,上海科学技术出版社,1979~1981,4卷本);
2、张奠宙. 20世纪数学经纬. 上海:华东师范大学出版社,2002;
3、吴文俊主编. 世界著名数学家传记(上、下册). 北京:科学出版社,1995;
4、程民德主编. 中国现代数学家传(5卷本). 南京:江苏教育出版社,1994-2002;
5、中国大百科全书编辑委员会. 中国大百科全书(数学卷). 北京:中国大百科全书出版社,1988;
6、王元,严士健,石钟慈,谈德颜编译. 数学百科全书(5卷本). 北京:科学出版社,1994-2000;
7、郭金彬,孔国平. 中国传统数学思想史. 北京:科学出版社,2004;
8、徐品方,张红. 数学符号史. 北京:科学出版社,2006。

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答:霍金除了《时间简史》巨作外还有:1973年 《时空的大尺度结构》(The large scale structure of space-time)1993年 《黑洞、婴儿宇宙及其他》(Black Holes And Baby Universes And Other Essays)2001年 《果壳中的宇宙》(The Universe In A Nutshell)2002年 《在巨人的肩膀上》(On The Shoulders ...

   

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