数学史 · 中文镜像

数学家传记

勒伊岑·布劳威尔Luitzen Egbertus Jan Brouwer

出生
1881年2月27日 荷兰奥弗斯希(今鹿特丹郊区)
逝世
1966年12月2日 荷兰布拉里屈姆

勒伊岑·布劳威尔是一位荷兰数学家,最著名的是他的拓扑不动点定理。他创立了数学直觉主义学说,该学说将数学视为受自明规律支配的心智构造的表述。

完整传记

勒伊岑·布劳威尔通常以这种全首字母的名字形式为人所知,但他的朋友们称他为Bertus,这是他三个名字中第二个的缩写。他在霍伦上高中,这是阿姆斯特丹以北须德海上的一个城镇。他在那里的表现非常出色,14岁就完成了学业。他在高中没有学过希腊语或拉丁语,但这两门都是进入大学所必需的,所以布劳威尔在接下来的两年里学习了这些科目。在此期间,他的家人搬到了阿姆斯特丹以西的哈勒姆,1897年,他就是在那里文理中学参加了阿姆斯特丹大学的入学考试。

布劳威尔开始学习时,科特韦格是阿姆斯特丹大学的数学教授,他很快意识到布劳威尔是一个杰出的学生。还在本科时,布劳威尔就证明了四维空间中连续运动的原创结果,科特韦格鼓励他提交发表。他这样做了,这成为他1904年由阿姆斯特丹皇家科学院发表的第一篇论文。布劳威尔感兴趣的其他主题是拓扑学和数学基础。他从大学的讲座中学到了一些这些主题的知识,但他也自己阅读了许多关于这些主题的著作。

他于1904年获得硕士学位,同年与Lize de Holl结婚,她比布劳威尔大11岁,并有一段前婚所生的女儿。婚后,这对夫妇搬到了阿姆斯特丹附近的布拉里库姆,他们没有孩子。三年后,Lize获得了药剂师资格,布劳威尔在许多方面帮助她,从记账到在药店服务。然而,布劳威尔并没有赢得继女的喜爱,他们之间的关系紧张。

从早期阶段起,布劳威尔就对数学哲学感兴趣,但他也着迷于神秘主义以及与人类社会相关的其他哲学问题。1905年,他在其论著Leven, Kunst, en Mystiek (《生命、艺术与神秘主义》)中发表了自己关于这一主题的想法。在这部作品中,他[1]:-

……将人类活动中从目标到手段的转变视为重要的推动原则之一,这种转变在经过若干次重复后可能导致与最初目标相反的活动。

布劳威尔的博士学位论文发表于1907年,对伯特兰·罗素儒勒·昂利·庞加莱之间关于数学逻辑基础的持续争论做出了重大贡献。他的博士论文[13]:-

……揭示了支配他整个职业生涯的对数学的双重兴趣;他对批判性地评估数学基础的根本关注,这导致他创立了直觉主义,以及他对几何学的深厚兴趣,这导致了他在拓扑学中的开创性工作……

他很快发现,自己在数学基础方面的想法不会轻易被接受[13]:-

布劳威尔很快发现,他的哲学思想引发了争议。科特韦格,他的学位论文导师,对论文中较为哲学化的部分并不满意,甚至要求将初稿中的若干部分从最终答辩中删去。科特韦格敦促布劳威尔专注于更“体面”的数学,以便这位年轻人能够提升自己的数学声望,从而确保获得学术职位。布劳威尔极为独立,不追随任何人的脚步,但他显然接受了老师的建议……

布劳威尔在1908年发表的The Unreliability of the Logical Principles中继续发展其学位论文的思想。

布劳威尔此时开展的研究涉及两个领域。他继续研究数学的逻辑基础,同时也投入了极大的精力研究各种问题,他之所以研究这些问题,是因为它们出现在大卫·希尔伯特于1900年巴黎国际数学家大会上提出的问题清单上。特别是,布劳威尔研究了大卫·希尔伯特关于连续群理论的第五问题。他在1908年罗马国际数学家大会上就索菲斯·李群的拓扑基础作了报告。然而,在研究了阿图尔·舍恩弗利斯关于集合论的报告后,他写信给大卫·希尔伯特:-

我突然发现,关于平面拓扑的Schoenflies研究,我曾完全依赖它,但并非所有部分都正确,因此我的群论结果也变得可疑。

1909年,他被任命为阿姆斯特丹大学的privatdocent。1909年10月12日,他作了题为“几何的本质”的就职演讲,概述了他的研究计划。几个月后,大约在1909年圣诞节前后,他对巴黎进行了一次重要访问,并在那里会见了儒勒·昂利·庞加莱雅克·阿达马埃米尔·博雷尔。受巴黎讨论的启发,他开始研究维数不变性问题。

布劳威尔于1912年当选为皇家科学院院士,同年被任命为阿姆斯特丹大学集合论、函数论和公理学的特聘教授;他一直担任该职位,直到1951年退休。大卫·希尔伯特写了一封热情的推荐信,帮助布劳威尔在1912年获得讲席。尽管到此时他已对拓扑学作出了重大贡献,布劳威尔仍选择以直觉主义和形式主义作为其教授就职演讲的主题。次年,科特韦格辞去讲席,以便布劳威尔能被任命为正教授。

尽管他曾帮助布劳威尔在阿姆斯特丹获得讲席,1919年大卫·希尔伯特仍试图以哥廷根的一个讲席职位引诱他离开。同年,他还被提供了柏林的讲席。这些想必是诱人的提议,但尽管有其吸引力,布劳威尔还是拒绝了它们。或许,阿姆斯特丹对他的特殊待遇——巴特尔·伦德特·范德瓦尔登在下面引文中所提到的——帮助他做出了这些决定。

巴特尔·伦德特·范德瓦尔登,1919年至1923年在阿姆斯特丹学习,作为讲师撰写了关于布劳威尔的文章(例如见[14]):-

布劳威尔来到[大学]授课,但住在拉伦。他每周只来一次。一般来说,这是不允许的——他应该住在阿姆斯特丹——但为他破例了。……有一次我在讲座中打断他提问。在下一周的课之前,他的助手来找我说,布劳威尔不希望有人在课堂上向他提问。他就是不想要这些问题,他总是看着黑板,从不面向学生。……尽管他最重要的研究贡献是在拓扑学,布劳威尔从未开设过拓扑学课程,而总是——并且只是——开设直觉主义基础课程。似乎他不再相信自己在拓扑学中的结果,因为从直觉主义的观点来看它们不正确,他根据他的哲学判断他以前所做的一切,他最伟大的成果,都是错误的。他是一个非常奇怪的人,疯狂地热爱他的哲学。

如这段引文所述,布劳威尔是拓扑学理论的主要贡献者,许多人认为他是其创始人。他开始研究时该学科的状况在[13]中有很好的描述:-

布劳威尔正开始他的数学生涯,集合论拓扑学处于原始状态。由于集合论悖论或矛盾,格奥尔格·康托尔的一般集合论备受争议。点集理论在分析中广泛应用,在几何中应用稍少,但它不具有统一理论的特征。有一些公认的基准。例如;普遍认为维数在一一连续映射下是不变的……

他在1909年至1913年的职业生涯早期几乎完成了所有拓扑学工作。他发现了笛卡尔平面的拓扑映射的特征以及若干不动点定理。他的第一个不动点定理,表明球面上保持定向的连续一一映射到自身总是至少固定一个点,源于他对大卫·希尔伯特第五问题的研究。最初对二维球面证明,布劳威尔后来将结果推广到nn维球面。另一个特别重要的结果是证明维数的不变性。

除了在拓扑学中证明具有重大重要性的定理外,布劳威尔还发展了已成为该学科标准工具的方法。特别是他使用了单纯逼近,用分段线性映射逼近连续映射。他还引入了映射度的概念,将卡米耶·若尔当曲线定理推广到nn维空间,并在1913年定义了拓扑空间。

在上述引文中,巴特尔·伦德特·范德瓦尔登说布劳威尔不会讲授他自己的拓扑学结果,因为它们不符合数学直觉主义。事实上,布劳威尔被许多数学家最为熟知的是作为数学直觉主义学说的创始人,该学说将数学视为受自明规律支配的心智构造的表述。他的学说与大卫·希尔伯特的形式主义和伯特兰·罗素的逻辑主义有很大不同。他1907年的博士论文攻击数学的逻辑基础,标志着直觉主义学派的开始。他的观点与儒勒·昂利·庞加莱的观点有更多共同之处,如果问他在伯特兰·罗素儒勒·昂利·庞加莱之间的辩论中站在哪一边,那么他会站在后者一边。

在他1908年的论文The Unreliability of the Logical Principles中,布劳威尔在数学证明中拒绝了排中律,该原理指出任何数学陈述要么真要么假。1918年,他发表了一种不使用排中律发展的集合论Founding Set Theory Independently of the Principle of the Excluded Middle. Part One, General Set Theory。他1920年的讲座Does Every Real Number Have a Decimal Expansion?在次年出版。布劳威尔对标题问题的回答是“不”。同样在1920年,他发表了Intuitionistic Set Theory,然后在1927年,他发展了不使用排中律的函数理论On the Domains of Definition of Functions

他的构造性理论不容易建立,因为集合的概念不能作为基本概念,而必须使用更基本的概念来构建,在布劳威尔的情况下,这些是选择序列。粗略地说,集合的元素具有性质p,对布劳威尔来说意味着他有一个构造,允许他在有限步后决定集合的每个元素是否具有性质p。这些思想是当今理论计算机科学的基础。

布劳威尔职业生涯的后期包含一些有争议的事件。他于1914年被任命为Mathematische Annalen的编辑委员会成员,但在1928年,大卫·希尔伯特决定布劳威尔变得过于强大,特别是因为大卫·希尔伯特觉得自己活不长了(事实上他活到1943年)。他试图以一种与委员会设立方式不相容的方式将布劳威尔从委员会中移除。布劳威尔强烈反对这一举动,并得到其他委员会成员如阿尔伯特·爱因斯坦康斯坦丁·卡拉西奥多里的大力支持。最终大卫·希尔伯特设法得逞,但这对布劳威尔来说是一个毁灭性的事件,他精神崩溃;详情见[26]。

1935年,布劳威尔进入地方政治,作为中立党候选人当选为布拉里库姆市议会议员。他继续在议会任职至1941年。他还积极创办新期刊,并成为Compositio Mathematica的创始编辑,该刊于1934年开始出版。

他在第二次世界大战中的行为引发了进一步的争议。布劳威尔积极帮助荷兰抵抗运动,特别是在这一困难时期支持犹太学生。然而,1943年德国人坚持要求学生签署效忠德国的声明,布劳威尔鼓励他的学生这样做。他后来说,他这样做是为了让他的学生有机会完成学业并为荷兰抵抗德国人的运动工作。然而,在阿姆斯特丹解放后,布劳威尔因他的行为被停职几个月。他再次深受伤害并考虑移民。

1951年退休后,布劳威尔于1952年在南非讲学,1953年在美国和加拿大讲学。他的妻子于1959年去世,享年89岁,而布劳威尔本人78岁,被提供在温哥华不列颠哥伦比亚大学的一年职位;他拒绝了。1962年,尽管他已年过八旬,仍被提供蒙大拿州的一个职位。他于1966年在布拉里库姆因交通事故去世。

Kneebone在[3]中关于布劳威尔对数学哲学的贡献写道:-

布劳威尔最为著名的是……他对数学哲学的贡献,以及他试图在直觉主义基础上重新构建数学,以应对他自己对迄今未经质疑的假设所作的深入批判。布劳威尔在能够跳出既定文化传统、以冷静客观的态度审视其最神圣预设方面,有些像尼采;而他对思维原理的质疑,使他在逻辑领域引发了一场尼采式的革命。事实上,他拒绝了由亚里士多德最初编纂、几乎原封不动地传至现代、并最近借助数学符号被扩展和推广到面目全非的、普遍接受的演绎推理逻辑。

Kneebone在[3]中也写到了布劳威尔关于数学基础的观点对其同行数学家的影响:-

布劳威尔对整个数学大厦的重建计划始终是一个梦想,但他的构造主义理想如今已融入我们整个数学思想的结构之中,并且已经激发、且仍在激发各种以构造主义精神进行的探索,这些探索带来了数学知识的重大进展。

尽管未能使数学家们接受他的思想方式,布劳威尔仍因其杰出贡献而获得许多荣誉。我们在上文提到了他当选荷兰皇家科学院院士。其他荣誉包括当选伦敦皇家学会Berlin Academy of Sciences哥廷根科学院。他于1929年被奥斯陆大学授予荣誉博士学位,1954年被剑桥大学授予荣誉博士学位。1932年,他被授予荷兰狮骑士勋章。

参考文献

正文里的方括号编号指向这里,悬停即可直接看到条目。书目保留原文——译了书名反而查不到文献。

延伸资源

原站列出的延伸阅读与外部数据库,照原样保留,目标多为英文页面。

相关专题

原站的交叉引用。指向本站已镜像专题的留在站内,其余仍指回原站。