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数学家传记

拉乌尔·博特Raoul Bott

出生
1923年9月24日 匈牙利布达佩斯
逝世
2005年12月20日 美国圣迭戈

拉乌尔·博特是一位匈牙利出生的数学家,对拓扑学和微分几何做出了基础性贡献。

完整传记

拉乌尔·博特的父亲是奥地利血统的罗马天主教徒,而他的母亲是匈牙利血统的犹太人。他的父母在他出生后不久就分开了,他由母亲作为天主教徒抚养长大。他的母亲再婚,博特与他的母亲和继父(一位讲德语的捷克人)住在斯洛伐克。他的早期教育并不十分成功,而且他确实没有展现出我们现在事后看来他必定拥有的巨大潜力。事实上,他在动手能力方面比在更学术的教育方面表现出更大的前途。甚至在他很小的时候,他就开始尝试电学并建造电气设备。

如果说他早期的教育并不成功,那肯定不是因为他缺乏机会。他住在一座豪华别墅里,由英国女家庭教师照料,因此从小就能说一口流利的英语。他还上过音乐课,而唱歌确实是他在学校成就中的亮点之一。1935年,当博特十一岁时,他的母亲去世了。这对这个年幼的男孩来说是一次毁灭性的经历,他继续与朋友Tomy Hornak一起对玩电表现出热情。在[11]中记录的一次采访中,博特说:-

当我大约十二到十四岁时,我和一个朋友一起玩电,这真的是一种合作。我们有一个实验室,在那里我们尝试制作非常原始的东西,比如麦克风。我们喜欢制造火花,并且想知道小装置是如何工作的。

博特的继父再婚,于是他有了两位继父母。1938年5月,希特勒宣布他“无条件决定”摧毁捷克斯洛伐克,政治局势开始显得严峻。9月,英国和法国建议捷克斯洛伐克接受希特勒的条件。博特的继父母对1938年事态的发展方向不抱任何幻想,他们把十五岁的男孩送到英国的一所寄宿学校,在那里他可能更安全。博特在英国待了一年后,全家移民到加拿大,他在安大略学习了一年,为大学入学做准备。

1941年秋,博特进入蒙特利尔的麦吉尔大学,在那里他学习了一门对他来说很自然的课程。他从小对电的兴趣意味着他选修了支持他主修电气工程的课程。他说,在麦吉尔,他加入了[9]:-

……工程传统中的豪饮、喧闹、吵闹、调皮和男子气概的行为。

1945年获得工程学位后,第二次世界大战仍在进行,博特加入了加拿大陆军。然而,随着8月6日原子弹投在广岛、8月9日投在长崎,战争于9月结束。正是在军队期间,他遇到了来自西印度群岛的Phyllis,她是一名英国文学专业的学生。他们两年后于1947年结婚。四个月后,博特离开军队,报名参加麦吉尔大学为期一年的硕士课程,仍然是电气工程,但此时他的兴趣正转向数学。他兴趣转变的一个原因是他在麦吉尔大学的数学教授[9]:-

我微积分的第一位老师是Williams教授。他太棒了!有些教授穿着长袍,英式风格,他就是其中之一。他的长袍旧得难以置信,沾满粉笔灰,还有点破。头发飞扬,长袍飘动,Williams教授的讲座不是清晰的典范,但我发现其中闪耀着他对这门学科的热爱,以及他对生活和人类普遍的仁慈看法。

他解释了他如何通过尝试转入医学而“皈依”数学(例如见[22]):-

1945年,原子弹意外地结束了战争,也结束了我四个月的加拿大步兵生涯,于是我去找⟦N1⟧(麦吉尔大学医学院院长)帮忙进入那里的医学院。军队非常明智地决定尽快摆脱这些新兵,于是我们又一次意外地发现自己掌握了自己的生活。那年早些时候我已经从工程专业毕业,但已经决定不从事那个职业。院长非常热情地接待了我,并向我保证,技术训练有素的医生需求量很大。但是,他说,让我坐在他旁边,先跟我讲讲你自己吧。你对植物学,比如说,或者生物学,有过兴趣吗?嗯,其实没有,我不得不承认。化学呢——哦,我讨厌那门课。就这样继续着。过了一会儿,他说:“那么,也许是你想为人类做好事?”然后,当我尴尬地咳嗽时,他接着说:“因为他们会成为最糟糕的医生。”我谢过他,走出他的门时,我知道我将重新开始,并靠上帝的恩典努力成为一名数学家。

博特不想再花三年时间取得数学资格,然后再开始攻读数学硕士学位,如果他当初选择留在麦吉尔大学,他就必须这样做。威廉姆斯建议他申请匹兹堡的卡内基理工学院,弗瑞兹·约翰约翰·L·辛格正在那里建立一个新的数学研究生项目。这似乎是一个很好的前进方式,但博特在卡内基理工学院攻读数学硕士学位的规章制度再次要求他拥有数学学士学位。约翰·L·辛格随后提出了完美的解决方案——为什么不直接攻读博士学位呢?理查德·达芬成为博特的导师,他们解决的第一个问题是博特自己提出的。他说[17]:-

这个问题与构建滤波器有关。……[它]在我还在麦吉尔大学时就让我着迷,我把它带到了卡内基理工学院。在我与达芬的第一次面谈中,我立即向他透露了这个问题,他对此产生了兴趣。

解决这个问题导致了一篇博特-达芬的联合论文,其中包含了现在所谓的博特-达芬定理。博特于1947年因其学位论文Electrical Network Theory获得博士学位,并留在卡内基理工学院进行研究直到1949年。博特的职业生涯深受赫尔曼·外尔的影响,赫尔曼·外尔对博特所取得的成果印象深刻,并于1949年邀请他前往普林斯顿的高等爱德华·斯图迪研究所。邀请的目的是让博特能够写一本关于网络理论的书籍,但实际上这段经历将他的兴趣从网络理论转向了拓扑学[17]:-

我在那里的第一年没有写一篇论文。所以当莫尔斯在那年年底打电话给我说:“你想再待一年吗?”时,我非常高兴。我说:“当然,是的!”他说:“你的薪水够吗?”每月300美元。我说:“当然够!”因为能再待一年我太高兴了。我妻子则不那么乐观!但我们还是应付过来了。

博特在普林斯顿度过了两年,深受赫尔曼·外尔诺曼·斯廷罗德、恩斯特·斯派克、Reidemeister莫尔斯的影响。特别是诺曼·斯廷罗德正在讲授纤维丛课程,这是他撰写现已经典的著作The Topology of Fibre Bundles计划的一部分,该书于1951年出版。博特还参加了小平邦彦乔治·德拉姆关于调和形式的讲座。

1951年至1959年,博特在密歇根大学任教,尽管在此期间他于1955至1957年回到高等斯图迪研究所。在密歇根大学,他[17]:-

……遇到了Hans Samelson,他是海因茨·霍普夫的学生。Samelson是几何学和Lie group theory的真正大师。在我们共事的那些年里,我从他那里学到了很多。

正是在密歇根大学,博特指导了他的第一位博士生斯蒂芬·斯梅尔斯蒂芬·斯梅尔于1957年以学位论文Regular Curves on Riemannian Manifolds获得博士学位,并于1966年获得菲尔兹奖。很少有人能像博特那样拥有如此成功的首位博士生!

1959年,博特接受了哈佛大学的正式教授职位。他在那里度过了余下的职业生涯,于1999年从教学中退休,但成为哈佛大学的William Casper Graustein研究教授。很少有人指导过两位后来被授予约翰·查尔斯·菲尔兹奖章的博士研究,但博特拥有这一殊荣。我们在上面提到了斯蒂芬·斯梅尔,第二位是丹尼尔·奎伦,他在哈佛大学撰写了学位论文Formal Properties of Over-Determined Systems Of Linear Partial Differential Equations。丹尼尔·奎伦于1964年获得博士学位,并于1978年获得菲尔兹奖章。

让我提一下对博特在1960年代末的个人回忆。我[EFR]正在参加华威大学的一个研讨会,这时演讲室的灯熄灭了。博特跳了起来,坚定地坚持说:“我会修好它们——我是电工!”果然,大约五分钟后灯又亮了,但只持续了几秒钟,然后再次陷入黑暗。“电工博特”的第二次尝试也以类似方式失败。我们确实设法举行了研讨会——有人想出了一个聪明的主意(不是双关语!),把几辆汽车开到研讨室窗前,打开它们的前灯。

为了了解博特取得进展的数学领域范围,我们简要看一下他的论文集内容。第1卷包含关于拓扑学和索菲斯·李群的论文,其中大部分写于1949年至1962年间。Ian Hambleton在评论这一卷时写道:-

这一卷中的亮点太多,无法一一总结,但每位读者肯定会从博特优雅的风格以及对学科核心问题和时代核心问题的投入中获益。

其中包括著名的博特周期性定理(1956年)以及莫尔斯-博特函数,这是莫尔斯函数的一个重要推广,由博特在这项工作过程中引入。

第2卷收录了博特关于微分算子的论文。Serge L Tabachnikov写道:-

本书收录的论文由一个主题贯穿:分析中的拓扑约束……其中大多数涉及K理论、算子指标理论以及椭圆复形的所罗门·莱夫谢茨不动点理论。本卷中约有一半论文是与M 迈克尔·阿蒂亚合作撰写的;它们的时间跨度是指标理论的黄金十年,1964—73年。M 迈克尔·阿蒂亚关于他与博特合作及友谊的非常温暖的札记也收录在本卷中……

同一位评论者这样评述第三卷和第四卷:-

博特论文集的第三卷呈现了他在叶状结构的代数拓扑学方面以及伊斯拉埃尔·盖尔范德-Fuchs 上同调方面的工作。……

[第4卷]收录论文的主要主题是Yang-Mills方程的几何与拓扑以及向量丛的刚性现象。这些工作受物理学启发,并且极大地促成了我们今天所见证的几何学与高能物理学之间的融合。其底层主题是莫尔斯理论,特别是等变理论。本卷中的许多论文展现了R 博特作为教师和阐释者的最佳状态。我个人认为“莫尔斯及其数学工作”和“莫尔斯理论讲义,旧与新”这两篇论文确实非凡。

上面引文中关于博特作为教师的评论代表了广泛持有的观点。例如在[22]中,Tu这样描述作为讲师的博特:-

博特的讲座因其看似易于理解而堪称传奇。他的风格通常是数学演讲者所青睐的定义-定理-证明方法的对立面。通常他喜欢讨论一个简单的关键例子,该例子概括了问题的本质。常常像变魔术一样,一个具有透明意义的具体公式出现了。

博特获得了许多荣誉,例如斯隆奖学金(1956-60)、American Mathematical Society奥斯瓦尔德·维布伦奖(1964)、古根海姆奖学金(1976)、国家科学奖章(1987)、American Mathematical Society凯瑟琳·斯蒂尔终身成就奖(1990)以及沃尔夫奖(2000)。沃尔夫奖的授予理由是:-

……他在拓扑学和微分几何及其在李群、微分算子和数学物理中的应用方面做出的许多基础性贡献。

授予博特的其他荣誉包括圣母大学(1980)、麦吉尔大学(1987)、卡内基梅隆大学(1989)和莱斯特大学(1995)的荣誉博士学位。他被选为伦敦数学会(1976)和莫斯科数学会(1997)的荣誉会员。他当选为国家科学院(美国)(1964)和科学院(巴黎)(1995)的院士。

参考文献

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