数学史 · 中文镜像

数学家传记

伊萨克·巴罗Isaac Barrow

出生
1630年10月 英格兰伦敦
逝世
1677年5月4日 英格兰伦敦

伊萨克·巴罗是一位英国数学家,他开发了一种确定切线的方法,非常接近微积分的方法,并且他是第一个认识到积分和微分是逆运算的人。

完整传记

伊萨克·巴罗的父亲Thomas Barrow以亚麻布商为业。托马斯于1624年与安结婚,安是肯特郡北克雷的威廉·巴金的女儿,他们的儿子巴罗生于1630年。安于1634年去世,托马斯把巴罗送到祖父那里生活。也许经常被引用的那句话是有道理的,即巴罗的父亲:-

……有人听见他祈祷说,如果上帝决定带走他的一个孩子,他最舍得的是巴罗。

托马斯在两年内再婚,[5]中暗示这可能是为了从父亲那里要回儿子,据说父亲正在宠坏年幼的巴罗。

托马斯在巴罗还是个孩子时就计划让他成为学者。他把巴罗送到查特豪斯公学,并支付双倍学费为巴罗争取特别关注。然而巴罗没有得到这种关注,在学业受损的同时还落得个恃强凌弱的名声。托马斯听说此事后,于1640年把巴罗转到埃塞克斯郡的费尔斯特德,那里的校长以纪律严格著称。在这里,巴罗在性格培养和学业上都进步很快。在费尔斯特德,巴罗学习了希腊语、拉丁语、希伯来语和逻辑学,为上大学做准备。在费尔斯特德待了两年后,巴罗的父亲因爱尔兰叛乱损失了1000英镑,无力支付巴罗的学费。然而,校长意识到巴罗的潜力,收留了他,后来还任命他为托马斯·费尔法克斯的导师。

1643年,巴罗被剑桥大学彼得豪斯学院录取为基金会学者。他的叔叔当时是彼得豪斯学院的会士,当他的叔叔因保皇党观点而失去职位时,巴罗去了牛津,他的兄弟在那里成为了国王的亚麻布商。然而,发生了反对王室的起义,牛津被围困。

1644年,巴罗去了伦敦,由托马斯·费尔法克斯资助。然而,费尔法克斯很快没钱了,巴罗陷入贫困。巴罗陪同一位承诺资助他的前校友去了剑桥大学三一学院。巴罗于1646年入学,以做杂役换取教学,食宿很差。他的朋友资助了他六个月后离开,但此时牛津之围已经结束,巴罗与父亲取得了联系,父亲帮助资助了他。

剑桥大学希腊语钦定教授Duport指导巴罗,不收任何费用,这既是因为巴罗的才华,也是因为两人都是保皇派。在Duport指导下,巴罗学习了希腊语、拉丁语、希伯来语、法语、西班牙语、意大利语、文学、年代学、地理学和神学。当时在剑桥,学生通常在第二或第三年学习一些数学。巴罗学习了算术、几何和光学,并且像当时所有学生一样,被鼓励在毕业前不要专攻数学等某一学科。

巴罗于1649年毕业,并在同年成功竞争到学院会士职位。他发表演讲,赞扬古典著作的教学,但批评缺乏数学和科学。毕业后他立即开始深入学习数学。他的热情和教学意愿使他能够吸引足够多的人学习这门学科,从而帮助奠定在剑桥学习数学的基础。

巴罗被认为是1648年起一群保王党人的首领。然而,在1649年,巴罗宣称自己[5]:-

……对英格兰联邦真实忠诚,如同现在所建立的那样,没有国王或上议院。

然而他很快背弃了这一声明,但被院长救下免遭开除。两年后,巴罗因在火药阴谋纪念日发表演讲而再次面临开除。院长再次救了他,对要求开除他的研究员们说[4]:-

巴罗比我们任何人都优秀。

1652年,巴罗 以文学硕士学位毕业。1654年,他在一次演讲中为大学辩护,谈到学习希腊语、拉丁语和文学对于获得坚实学习基础的重要性。他还赞扬了大学在阿拉伯语、法语、西班牙语和意大利语等现代语言、数学和科学等学科上取得的进步。他在演讲结束时请求 [5]:-

... 同学们坚持学习和实践道德哲学。

巴罗 在被录取为研究员时宣誓学习神学,在短暂学习医学后,他又开始学习神学。他对教会历史的研究使他转向天文学,进而转向几何学。他自学几何,编写了 欧几里得Elements 的简化版,于1655年印刷,并成为半个世纪的标准教科书。

在此期间,巴罗被任命为学院人文学科讲师。当希腊语教授职位空缺时,人们期望巴罗会被任命接替因政治原因被迫离开讲席的Duport。然而巴罗被告知,他教学经验不足,旅行经历也不够丰富,无法获得该职位。真正的原因几乎肯定是巴罗的政治观点。

1655年,巴罗在获得大学旅行奖学金后乘船前往法国。奖学金的条件是,他每年将获得16英镑,为期三年,并且必须通过信件向剑桥报告他的学习和进展。巴罗在巴黎度过了头十个月,他在报告中说他相当失望,因为大学远没有他预期的那么令人印象深刻。除了罗贝瓦尔之外,几乎没有数学家可以向他学习。1656年2月,他前往佛罗伦萨,在那里待了八个月。这比他原先计划的要长,但由于罗马爆发瘟疫,他无法前往罗马。

在Florence Barrow期间,他大部分时间都在美第奇图书馆度过,那里收藏着大量钱币。巴罗后来利用他所获得的专业知识,为一位伦敦商人担任钱币和奖章收藏者,这位商人帮助巴罗解决了急需的资金问题。在佛罗伦萨期间,巴罗遇到了正在撰写一篇关于代数的论文的Carolo Renaldini。他还遇到了温琴佐·维维亚尼,即伽利略的最后一位学生。巴罗随后乘船前往土耳其,但他的船遭到了海盗的袭击。巴罗在士麦那的塞翁登陆,并在那里度过了七个月。在士麦那的塞翁停留之后,他前往君士坦丁堡,在那里与英国大使一起待了一年半。尽管未能按照其奖学金条件的规定与剑桥保持联系,巴罗仍获得了延期。在君士坦丁堡期间,巴罗花了很多时间研究神学,特别是当地的希腊教会。由于一些经济困难,巴罗于1658年底开始了他的归途。在回家的路上,船停靠在威尼斯,那里发生了火灾,巴罗的所有财物都丢失了。然后他经由德国和荷兰返回,于1659年9月抵达剑桥。

当他回到剑桥时,由于查理二世的复辟,发生了许多政治变化。希腊语教授自愿辞职,承认有其他人更适合这个职位——其中一人就是 巴罗 本人。Duport 被提供了六年前被迫离开的职位,但他拒绝了。这为 巴罗 开辟了道路,在没有反对的情况下,他被选为许多人认为他多年前就应该拥有的职位。作为教授,他每年获得40英镑,并且不允许在学院或大学内担任任何其他职位。他不能从学院研究员职位获得任何收入,这使得他的经济状况非常困难。巴罗 为教授们争取从他们持有的学院研究员职位中获得福利,他的运动成功了。在他第一年后的年度演讲中,他鼓励学生专注于自己的私人学习,而不是讲座 [5]:-

如果你明智的话,继续呆在家里,专注于你的私人学习。翻阅你拥有的最精选的书籍,或者躲在图书馆宜人的阴凉处。把自己裹在舒适的毯子里,或者坐在温暖的炉火旁。考虑你的健康,按自己的方便学习。

巴罗 对数学的兴趣和他微薄的收入使得伦敦格雷沙姆学院的几何学教授职位在1662年空缺时显得非常有吸引力。他还可以在继续担任剑桥希腊语教授的同时担任这个讲席。他在1662年仲夏当选,年薪50英镑。在格雷沙姆,他每周教几何两小时,一小时用英语,另一小时用拉丁语。巴罗 非常认真地对待他的职责。他打算出版这些讲座,但他把它们借给了一个朋友,后来朋友丢失了。涵盖的主题包括“球体的投影”和“透视”。

巴罗成为1663年5月20日在皇家学会最初几次会议上当选为会士的150位科学家之一。然而他对学会的贡献微乎其微,这很可能与学会和大学的关系有关。Society试图任命他进入天文与光学委员会以及负责[4]的委员会:-

……收集迄今为止观察到的自然现象以及所有已进行并记录在案的实验。

然而这并未增加他的贡献,由于他未缴纳会费,Society考虑将他除名。

1663年夏天,由于Henry Lucas留下的捐赠,剑桥设立了卢卡斯数学教授职位。巴罗是这个职位的明显人选,他放弃了希腊语讲席而转向数学,因为他解释说,他对数学比希腊语更感兴趣,因为涉及的工作更少,而且他一直打算临时担任希腊语讲席。

1664年春天,巴罗讲授了他的前六次数学讲座,内容为基础材料。秋天,他又讲授了九次讲座,并在1665年春天讲授了他的前五次几何讲座。在讲授了一门由四次讲座组成的阿基米德短期课程后,大学因瘟疫不得不关闭。当它在1666年4月重新开放时,巴罗又讲授了八次讲座,但在六月之后又爆发了瘟疫。大学在1667年复活节第二次重新开放,他在1668-9学年讲授光学讲座之前又讲授了进一步的几何讲座。艾萨克·牛顿参加了这些讲座,并与巴罗就这些工作进行了许多私人讨论。艾萨克·牛顿从与巴罗的这些课程中得到了很多鼓励,它们极大地影响了他的工作。

约翰·柯林斯出版了巴罗的大部分讲稿:Lectiones Opticae(光学讲义)于1669年出版,Lectiones Geometricae(几何讲义)于1670年出版,Lectiones Mathematicae(数学讲义)于1683年出版。巴罗没有为出版准备他的著作,艾萨克·牛顿和其他人承担了这项工作。巴罗的大部分数学工作是在1663年至1669年间完成的。浏览这三本书可以看出他工作的范围。Lectiones Mathematicae是为了在剑桥重新唤起对数学的兴趣而设计的讲座,同时试图通过引入现代技术将其引向一个新方向。他试图对数学的不同分支进行分类,主张代数不是真正数学的一部分,应被视为逻辑,而[5]:-

几何是基本的数学科学,因为它包含算术,而数学数字只是几何量的符号。

在后面的讲座中,他涵盖了诸如整除性、同余、相等、时间和空间等主题。最后的讲座涵盖测量、比例和比率。

Lectiones Geometricae可能代表了巴罗在格雷沙姆期间所研究的工作。它们包含了关于切线的重要工作,这将成为艾萨克·牛顿在微积分方面工作的起点。巴罗陈述了两个主要目标[15]:-

……第一,在没有计算的麻烦或疲劳的情况下研究切线;第二,通过它们的切线相当快速地确定许多量的大小……

Lectiones Opticae比实用更偏理论,这在他那个时代是不寻常的。内容主要是几何光学,他陈述了讲座旨在回答的主要问题[4]:-

定义点在平面和球面反射后的像……

1669年,巴罗辞去了卢卡斯讲席,不再从事进一步的数学工作。这使艾萨克·牛顿得以接任。巴罗于1670年被任命为查理二世在索尔兹伯里的皇家牧师,然后,在1673年2月,查理二世授予巴罗三一学院院长职位,宣布他是英格兰最优秀的学者。作为三一学院院长,巴罗忙于两个主要问题。第一个是限制皇家干预的数量,第二个是建造雷恩图书馆。在第一个问题上他取得了一些成功,而在第二个问题上他花费了大量时间和精力来激发对该项目的兴趣和必要的资金。然而他没能活着看到这项工作的结果。1677年4月,巴罗前往伦敦,在那里他感染了恶性热病。他试图通过禁食和服用鸦片来治愈它,这个配方在他之前在君士坦丁堡生病时曾对他有效。然而他去世了,几天后被埋葬在威斯敏斯特教堂。

参考文献

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