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数学家传记

约瑟·伯特兰Joseph Bertrand

出生
1822年3月11日 法国巴黎
逝世
1900年4月3日 法国巴黎

约瑟·伯特兰是一位巴黎教授,于1845年猜想: 我曾告诉你,我再告诉你一遍 在n和2n之间总有一个素数。 这由巴夫尼提·列波维奇·切比雪夫在1850年证明。

完整传记

约瑟·伯特兰的父亲是Alexandre Jacques François 伯特兰,母亲是Marie Caroline Belin。Alexandre曾在巴黎综合理工学院学习,在那里他与让-马里·迪阿梅尔成为朋友,后者后来娶了Alexandre Bertrand的妹妹。Alexandre是一位科普作家,但不幸英年早逝,在这一悲剧事件之后,九岁的伯特兰去与让-马里·迪阿梅尔及其妻子同住。当然,这一悲伤事件确实产生了有益的效果,即伯特兰得到了让-马里·迪阿梅尔的指导。在此阶段值得注意的是,伯特兰有一个妹妹Louise,她在1848年嫁给了夏尔·埃尔米特

伯特兰在童年时就表现出非凡的才能,到九岁时他已理解代数和初等几何,还能流利地说拉丁语。两年后,当他十一岁时,他获准去巴黎综合理工学院听课,尽管当时他还不能正式入学,虽然他已经达到了所需的学业水平。他十六岁时获得第一个学位,次年因一篇关于热力学的学位论文而获得博士学位。1839年,也就是他获得博士学位的那一年,他正式进入巴黎综合理工学院,还发表了他的第一篇关于电的数学理论的论文。在那里学习两年后,他于1841年进入巴黎矿业学院,同年被任命为圣路易中学的初等数学教授。他在该中学担任此职直到1848年。

1842年发生了一件戏剧性的事件。伯特兰和他的兄弟与住在凡尔赛的Aclocque一家关系友好。他们经常乘火车从巴黎去拜访他们。在这次特别的拜访中,返程时火车撞毁,伯特兰受了重伤,鼻子被压碎,面部留下疤痕,这些疤痕伴随他一生。伯特兰于1844年与Louis Celine Aclocque结婚;他们的儿子Marcel Alexandre(1847年7月2日出生)、伯特兰 Désiré(1853年出生)和Léon Gratien(1858年出生)都在巴黎综合理工学院学习,Marcel后来成为一位著名的地质学家。

1843年,伯特兰发表了两篇关于Surfaces isothermes orthogonale(等温正交曲面)的论文。1844年,他被任命为巴黎综合理工学院的分析学辅导教师,1856年雅克·夏尔·弗朗索瓦·施图姆去世后,他成为该学院的教授。1852年,他已被任命为亨利四世中学的特殊数学教授,同时也在巴黎高等师范学院任教。1862年,他成为法兰西公学院的分析学教授,接替于当年2月去世的让-巴蒂斯特·毕奥。1878年,伯特兰停止了在法兰西公学院的教学,但八年后,他又开始在那里任教。

1845年,伯特兰猜想对于每个n>3n > 3,在nn2n22n - 2之间至少存在一个prime。这个猜想与莱昂哈德·欧拉一百年前提出的一个猜想类似,于1850年由巴夫尼提·列波维奇·切比雪夫证明。他对group theory做出了重大贡献,其文章Mémoire sur le nombre de valeurs que peut prendre une fonction quand on y permute les lettres qu'elle renferme(关于交换函数所含字母时函数可能取值数目的备忘录)于1845年3月提交给巴黎科学院奥古斯丁·路易·柯西被要求对该工作进行报告,该工作研究了对称群中低指数的子群,这显然促使他重新研究置换群。伯特兰的重要论文最终发表在Journal de l'École Polytechnique上。

作为教科书作者而闻名,伯特兰出版的众多教科书中的前两部是Traité d'arithmetique(算术论)(1849)和Traité élémentaire d'algèbre(初等代数论)(1850)。这些书面向中学生,尽管后来的文本面向更高层次的学生,例如两卷本著作Traité de calcul différentiel et de calcul intégral(微积分与微积分论)(1864-70)、Thermodynamique(热力学)(1887)和Leçons sur la théorie mathématique de l'électricité(电的数学理论讲义)(1890)。

伯特兰发表了许多关于微分几何概率论的著作。他编辑了约瑟夫·拉格朗日Mécanique analytique的一个版本,于1853年出版。1855年,他将卡尔·弗里德里希·高斯关于误差理论和最小二乘法的著作翻译成法文。他写了许多关于概率论和观测数据约化的笔记。他从大约1875年开始发表这些笔记,在1884年短暂中断三年后,他又开始发表关于概率的进一步笔记。

他的书Calcul des probabilitiés(概率计算)(1888)包含一个关于连续概率的悖论,现在称为Bertrand's paradox。它涉及一个任意圆的弦长于该圆内接等边三角形一边的概率。这个悖论的产生是因为“任意”一词没有被正确定义,见[12]。关于这项工作及伯特兰其他概率笔记的一般评论见[4]:-

  1. Bertrand mentioned some of his predecessors 亚伯拉罕·棣莫弗皮埃尔·西蒙·拉普拉斯Bienaymé, but did not refer to other scholars, notably to Chebyshev
  2. Bertrand's treatise contains mistakes and misprints. The conditions of many problems are stated carelessly and drawings are completely lacking. Verbal explanations, sometimes given instead of formulas, are irritating
  3. The treatise is badly organized
  4. Bertrand uses the term 'valeur probable' on a par with 'espérance mathématique'
  5. Bertrand's literary style is extremely attractive

值得注意的是,伯特兰的这部论著深刻影响了儒勒·昂利·庞加莱的论著,后者同样名为Calcul des probabilitiés (《概率计算》),于1896年出版。事实上,儒勒·昂利·庞加莱在他的书中几乎只提到伯特兰。

当然,伯特兰在法国经历了政治困难的时期。1830年革命之后的十年里,国王屡遭挑战。然而从1840年起,有一段稳定的时期,伯特兰得以在此期间开始他的职业生涯。然而,1848年见证了君主制的推翻,在这场革命中,伯特兰担任国民自卫队上尉。经过多年相对稳定之后,普法战争于1870年7月爆发。法国遭受军事灾难,巴黎从1870年9月起被普鲁士军队围困四个月。对伯特兰及其家人来说,这是极其艰难的时期。法国战败后,巴黎人民于1871年3月成立了巴黎公社。对巴黎公社的镇压发生在5月底,经过一周的巷战,伯特兰的房子被烧毁,他的许多手稿在火灾中丢失,包括他打算写的Traité de calcul différentiel et de calcul intégral(微分与积分学论著)第三卷,他从未重写。伯特兰也在火灾中丢失了Thermodynamique(热力学)的手稿,但后来他重写了这部著作。家园被毁后,伯特兰搬到塞夫勒,后来又搬到维罗夫莱。

事实上,伯特兰的家对他特别重要,因为它是活跃的知识群体的中心。他的家庭成员增多,包括埃米尔·皮卡,他娶了夏尔·埃尔米特的一个女儿和伯特兰的妹妹路易丝。1881年,保尔·阿佩尔娶了阿梅莉,她是伯特兰和夏尔·埃尔米特的侄女,也是埃米尔·皮卡的表亲。让我们回来注意1870年法国军事失败的其他影响。它导致法国进行深刻的反思,特别是有人质疑科学教育,尤其是巴黎综合理工学院的课程,是否应负责任。伯特兰此时已是法国领先的数学家之一,不得不应对后果,因为有人质疑所教授的数学是否过于理论化,因而没有为法国顶尖年轻人做好军事准备。

伯特兰于1856年被任命为巴黎科学院成员,并从1874年起担任其终身秘书直至去世。他被授予荣誉军团大军官勋章。

迪尔克·扬·斯特勒伊克在[1]中总结了伯特兰在数学发展中的地位:-

1895年,他的学生们赠予他一枚奖章,以纪念他在巴黎综合理工学院执教五十年。然而,伯特兰著作的影响,几乎无法与他同时代的若干人及其学生相比。为避免被判定为昙花一现,必须将其置于十九世纪巴黎的背景中,以及伯特兰辉煌的学术生涯、显赫的社会地位,还有学生们给予他的爱与尊敬之中来审视。

参考文献

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