数学史 · 中文镜像

数学家传记

维戈·布朗Viggo Brun

出生
1885年10月13日 挪威霍达兰郡利尔
逝世
1978年8月15日 挪威阿克什胡斯郡德勒巴克

维戈·布朗是一位挪威数学家和数论学家。

完整传记

维戈·布朗的父亲是Soren Markus 布朗(1838-1893),一位炮兵上尉,他的母亲是Lorentze Thaulow 朱利叶斯·佩特森(1842-1890)。现在,从我们刚给出的日期可以看出,布朗的父母在他年幼时就去世了。事实上,他的母亲在他四岁时去世,他的父亲于1893年3月4日去世,当时他七岁。然而,布朗是他父母十个孩子中最小的,他有姐姐们把他抚养长大。他于1903年进入奥斯陆大学,在那里学习数学和自然科学。他所修的课程是为了使他具备成为学校教师的资格,这是一门广泛的课程,要求他学习广泛的主题。它没有留出时间进行多少专门知识的学习。许多处于布朗位置的聪明学生都会阅读数学书籍,以进行比课程中所呈现的更深入的研究。然而,布朗的方法不同,他试图在没有老师或高级教材支持的情况下发展自己的数学思想,因此,他在还是本科生时就产生了一些相当原创的想法。

1910年,布朗前往德国哥廷根大学,这是当时世界领先的数学中心,在那里他开始研究数论中一些最困难的问题。我们应该注意到,布朗访问哥廷根没有得到任何资助,他完全自费资助了这次访问。数论学家埃德蒙·朗道在布朗到达前一年被任命为哥廷根的教授,大卫·希尔伯特菲利克斯·克莱因也在教职员中。没有证据表明布朗与这些人中的任何一位有过任何有意义的互动,但他一定从听埃德蒙·朗道的课中受益。回到挪威后,布朗确实获得了一笔研究资助来支持他的工作,但在这个阶段他没有工作。1914年第一次世界大战爆发,挪威采取了中立立场。然而,这被证明难以维持,该国受到来自双方的压力。布朗在挪威武装部队中服役了若干年。

他攻击了两个最著名的数论问题,即哥德巴赫猜想孪生素数猜想克里斯蒂安·哥德巴赫的猜想是每个大于2的偶数自然数都可以表示为两个素数之和。例如,4 = 2 + 2,6 = 3 + 3,8 = 3 + 5,10 = 5 + 5,……注意,一般来说,偶数可以以不止一种方式表示为两个素数之和,例如10 = 5 + 5 = 3 + 7。孪生素数猜想是存在无限多对素数n,n+2n, n + 2。例如,3,5;5,7;11,13;17,19;29,31;……布朗的第一个结果发表在Über das Goldbachsche Gesetz und die Anzahl der Primzahlpaare(关于克里斯蒂安·哥德巴赫的定理和素数对的数量)(1915年)。在这篇论文中,他开始发展筛法,这将引导他得出一些非常重要的结果。这些筛法是埃拉托色尼筛法的改进,基于容斥原理。它们本质上是初等的,很少有人相信它们会导致重大结果。然而,布朗在这篇论文中引入的思想,由他进一步发展,后来由其他人发展,将导致数论的革命。1919年,布朗发表了一个显著的结果,他证明了孪生素数的倒数和是有限的,即

13+15+15+17+111+113+117+119+129+131+...\large\frac{1}{3}\normalsize + \large\frac{1}{5}\normalsize + \large\frac{1}{5}\normalsize + \large\frac{1}{7}\normalsize + \large\frac{1}{11}\normalsize + \large\frac{1}{13}\normalsize + \large\frac{1}{17}\normalsize + \large\frac{1}{19}\normalsize + \large\frac{1}{29}\normalsize + \large\frac{1}{31}\normalsize + ...

是有限的。他在论文La série 15+17+111+113+117+119+129+131+141+143+159+161+...\large\frac{1}{5}\normalsize + \large\frac{1}{7}\normalsize +\large\frac{1}{11}\normalsize + \large\frac{1}{13}\normalsize + \large\frac{1}{17}\normalsize + \large\frac{1}{19}\normalsize + \large\frac{1}{29}\normalsize + \large\frac{1}{31}\normalsize + \large\frac{1}{41}\normalsize + \large\frac{1}{43}\normalsize + \large\frac{1}{59}\normalsize + \large\frac{1}{61}\normalsize + . . .où les dénominateurs sont "nombres premiers jumeaux" est convergent ou finie(关于级数1/5 + 1/7 +1/11 + 1/13 + 1/17 + 1/19 + 1/29 + 1/31 + 1/41 + 1/43 + 1/59 + 1/61 + ...其中分母是‘孪生素数’是收敛或有限的)(1919年)中证明了这一点,该论文发表在Bulletin des Sciences Mathématiques上。证明使用了今天所谓的‘布朗筛法’。注意,这个结果与素数倒数和是无限的定理形成鲜明对比,后者由莱昂哈德·欧拉在1737年首次证明。现在,人们自然会问的第一个问题是“孪生素数倒数和的近似值是多少”?不幸的是,对于究竟求和的是哪个级数,没有公认的标准。‘布朗常数’最常见的定义是:

B=13+15+15+17+111+113+117+119+129+131+...B = \large\frac{1}{3}\normalsize + \large\frac{1}{5}\normalsize + \large\frac{1}{5}\normalsize + \large\frac{1}{7}\normalsize + \large\frac{1}{11}\normalsize + \large\frac{1}{13}\normalsize + \large\frac{1}{17}\normalsize + \large\frac{1}{19}\normalsize + \large\frac{1}{29}\normalsize + \large\frac{1}{31}\normalsize + ...

而对BB的最佳估计值,于2002年得出,是1.902160583104。

然而,正如我们从布朗论文的标题中可以看到的,他对自己的级数采取了稍有不同的起点

17+111+113+117+119+129+131+...\large\frac{1}{7}\normalsize + \large\frac{1}{11}\normalsize + \large\frac{1}{13}\normalsize + \large\frac{1}{17}\normalsize + \large\frac{1}{19}\normalsize + \large\frac{1}{29}\normalsize + \large\frac{1}{31}\normalsize + ...

而其他人则取

13+15+17+111+113+117+119+129+131+...\large\frac{1}{3}\normalsize + \large\frac{1}{5}\normalsize + \large\frac{1}{7}\normalsize + \large\frac{1}{11}\normalsize + \large\frac{1}{13}\normalsize + \large\frac{1}{17}\normalsize + \large\frac{1}{19}\normalsize + \large\frac{1}{29}\normalsize + \large\frac{1}{31}\normalsize + ...

省略一个15\large\frac{1}{5}\normalsize,因为5出现在两个素数对中。当然,这些变体的和很容易与BB相关联。注意,BB是有理数还是无理数仍然是一个未解决的问题。然而,已知的是,如果BB被证明是无理数,那么就会推出存在无穷多个孪生素数。如果BB被证明是有理数,这对是否存在无穷多个孪生素数没有影响。对素数的研究难道不是一个最引人入胜的课题吗!

1920年,布朗发表了Le crible de Eratosthène et le théorème de Goldbach(埃拉托色尼筛法和哥德巴赫定理),其中他使用他的筛法证明了克里斯蒂安·哥德巴赫猜想和孪生素数猜想的较弱形式。在这篇论文中,他证明了(i)存在无穷多个整数nn,使得nnn+2n + 2都至多有九个素因子;(ii)每个充分大的偶数NN都是两个数之和,每个数至多有九个素因子。后来的数学家使用基于布朗最初发展的方法加强了这些结果,但这两个猜想仍然未解决。

让我们回到布朗的职业生涯。他于1921年在奥斯陆被任命为应用数学助理。两年后,他被任命为特隆赫姆技术大学的教授。他于1940年与Laura Elise Michelsen(1902-2004)结婚。Laura出生于挪威阿克什胡斯的弗龙,父母是Hjalmar Fredrik Bernhard Michelsen和Eva Gloersen,她在奥斯陆经营一所裁缝学校。我们注意到,她的家乡弗龙与德勒巴克相邻,布朗的父亲曾在德勒巴克买下一栋老房子。布朗和他的妻子Laura [3]:-

……住在德勒巴克一栋古老的木房子里,这栋房子建于1770年,他的父亲于1888年买下。近年来,他和妻子积极帮助保护德勒巴克的那些老房子。他喜欢在森林里散步,在那里他会收集奇特的木块或树根,并用它们制作精美的手工艺品。

1946年,布朗 被任命为奥斯陆大学讲席,任职九年,直到1955年七十岁时退休。

退休后,布朗 出版了两本书,即 The Art of Calculating in Old Norway until the Time of Abel(挪威语)(1962年)和 All is Number, a History of Mathematics from Antiquity to the Renaissance(挪威语)(1964年)。奥斯丁·欧尔 写道[1]:-

近年来,布朗 写了两本关于数学史的书,一本论述挪威的早期历史,另一本论述该学科的总体历史。两本书都非常初等,但作者提出了许多有趣的观察。

布朗 在序言中解释说,在 尼尔斯·阿贝尔 之前,挪威数学:-

……在大多数情况下是一门计算技艺而非数学。我所提到的学者中,不超过四位可以称得上数学家这一称号。

这四位是 Fredrich Christian Holberg Arentz(1736-1825)、Diderich Christian Fester(1732-1811)、Jens Kraft(1720-1756)和 卡斯帕尔·韦塞尔(1745-1818)。

Christoph J Scriba 在一篇评论中写道:-

……作者概述了古挪威和冰岛初等数学的知识。除了带有几何图案的考古发现外,揭示计算技艺知识的最古老文献包含在12世纪和13世纪的《古拉庭法》、《弗罗斯塔庭法》和《国王宝鉴》[《皇家镜子》,约1260年]中。生活在约1300年挪威和冰岛的Hauk Erlendsson编写了一部《算法》,主要基于约翰尼斯·德·萨克罗博斯科的版本。冰岛算术《Rymbegla》被简要讨论。书中还叙述了学校中的算术教学、中世纪及之后挪威学生在国外的学习,以及17和18世纪丹麦和挪威高中和技术学校的建立。

Christoph J Scriba 还评论了布朗的All is Number,写道:-

这本挪威语平装书包含了在奥斯陆大学讲授的数学史讲座的实质内容。史前、埃及、巴比伦、印度和阿拉伯数学的概述占据了前80页,而接下来的100页描述了大约二十多位希腊数学家的生平和工作。其中,伟大的阿基米德得到了最充分的论述(34页)——作者用同样多的页数论述了欧洲中世纪和文艺复兴时期的数学,从波爱修斯吉罗拉莫·卡尔达诺洛多维科·费拉里。作者抵制了在有限篇幅内塞入过多事实的诱惑。他对数学细节的呈现与关于所讨论时代数学和数学家的更一般性信息交织在一起。他处理的一些内容不在标准书籍中:挪威的《国王宝鉴》,可能由大主教Einar Gunnarsson撰写,他可能在巴黎与约翰尼斯·德·萨克罗博斯科有过个人接触;Hauk Erlendsson的《算法》[14世纪初],也深受约翰尼斯·德·萨克罗博斯科的影响;以及冰岛算术《Rymbegla》[12-14世纪?]。

除了这些数学史书籍外,布朗还撰写了多篇关于该主题的论文。例如,他用挪威语写了以下内容:Quadrature of the circle(1941);The study of the prime numbers from antiquity to our time(1942);Wallis's and Brouncker's formulas for π(1951);Niels Henrik Abel(1953);The manuscript of Abel's Paris treatise found(1953);(与伯格·耶森合作)A letter by Niels Henrick Abel from his youth(1958)。他还出版了卡尔·斯特默(1957)、卡斯帕尔·韦塞尔(1959)、索菲斯·李(1967)和阿克塞尔·图厄(1977)的传记。布朗感兴趣的另一主题是音乐理论。在Music and ternary continued fractions (1950)中,他讨论了八度划分为等程音程的问题。论文Music and Euclidean algorithms(挪威语)(1961)审视了音乐理论中的四个不同问题。人们可能会想象布朗有音乐才能,但[3]:-

布朗自己称这是命运的讽刺:他非常没有音乐才能,却要写关于音乐的文章。尽管没有音乐天赋,布朗对和谐与几何对称有强烈的感知。他讲授了一些关于数学和美学的课程……

Christoph Scriba 于 1955 年在德国黑森林的 Oberwolfach 数学研究中心举行的一次数学史会议上遇到了布朗。Scriba 这样评价布朗 [3]:-

他广泛的兴趣和人文主义情怀,加上他的谦逊、善良和完全没有教授架子,给我留下了最深刻的印象。……在他漫长而富有成果的一生中,他还参与政治并为和平而努力……

由于他的杰出贡献,布朗获得了许多荣誉。他于 1939 年获得弗里乔夫·南森卓越奖。该奖项以挪威探险家、科学家和外交家弗里乔夫·南森命名,自 1903 年以来一直颁发,上一届获奖者是 1938 年的陶拉尔夫·斯科伦。1946 年,布朗获得了挪威理工学院创始人奖,1958 年他获得了挪威皇家科学与文学院的 Gunnerus 奖章。该奖章以挪威皇家科学院的创始人 Johan Ernst Gunnerus 命名。布朗还于 1966 年获得了汉堡大学的荣誉博士学位。他当选为奥斯陆、特隆赫姆、乌普萨拉和芬兰科学院的科学学会或科学院成员。

参考文献

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延伸资源

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