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数学家传记

吉拉尔·笛沙格Gérard Desargues

出生
1591年2月21日 法国里昂
逝世
1661年10月 法国里昂

吉拉尔·笛沙格是一位法国数学家,射影几何学的创始人之一。他的工作集中在圆锥曲线理论和透视法上。

完整传记

吉拉尔·笛沙格的家庭(在他母亲和父亲两边)几代以来都非常富有,并向巴黎的Parlement以及里昂的Parlement(当时法国第二重要的城市)提供了律师和法官。笛沙格的父亲,同样拥有笛沙格这个名字,在法国东部罗讷省的小镇Condrieu与Jeanne Croppet结婚。他们搬到了里昂,但肯定保留了Condrieu的财产,因为笛沙格(小)在晚年曾在那里度过时光。在里昂,笛沙格(大)担任法警的调查员,然后担任税务员和皇家公证人,这是他儿子笛沙格出生时的职业。笛沙格和Jeanne 笛沙格有八个孩子,四个女儿Marie、Clemence、Francoise和Catherine,以及四个儿子Fleury、Philippe、路易·安托万和笛沙格(本传记的主题)。看来他们的儿子笛沙格是八个孩子中最小的,这相当令人惊讶,因为他继承了父亲的名字。

本传记的主人公 笛沙格,于1591年3月2日在圣十字教区教堂受洗,当时他出生九天。事实上,直到勒内·塔顿 [28] 1962年发表的研究成果,笛沙格 的出生日期才为人所知。在塔顿的研究之前,人们错误地认为 笛沙格 出生于1593年,因为阿德里安·巴耶1691年所写的 勒内·笛卡儿 传记中称 笛沙格 比 勒内·笛卡儿 大三岁。塔顿发现了一份 笛沙格 的星占图,上面给出他的出生时间为1591年2月21日6时30分。关于 笛沙格 的教育和早年生活,没有留下任何信息。直到他三十五六岁时,我们才对他的活动有了确切了解。

笛沙格 似乎曾多次长时间前往巴黎,处理一桩追讨巨额债务的诉讼。尽管遭受了这一损失,家族在里昂仍拥有几处大宅,在附近的武尔勒村拥有一座庄园(及其地产),还有一座小城堡,周围环绕着当地最好的葡萄园。因此很明显,笛沙格 有充分机会接受良好教育,买得起他想要的任何书籍,也有闲暇沉溺于他可能喜欢的任何追求。在他晚年,这些追求似乎包括设计一座精巧的螺旋楼梯和一种巧妙的新型水泵,但 笛沙格 最重要的兴趣是几何学。他发明了一种新的、非希腊式的几何学方法,现在被称为“projective”或“现代”几何学。作为数学家,他确实非常出色:极具原创性且完全严谨。然而,他的数学文风却远谈不上清晰。

不清楚他何时第一次去巴黎,但我们知道他在1626年9月9日在那里,因为那天他写信给巴黎市的商人和地方法官领袖,提议他和一位同事François Villette建造或让人建造一台机器,以提高塞纳河的水位,将其分配给巴黎居民。不清楚François Villette是谁,但有一位名叫François Villette的眼镜商,他于1621年出生在里昂。显然不可能是那个François Villette,他当时只有五岁,但可能是他的父亲。笛沙格的信,于1626年9月9日在巴黎市政厅写成,全文见[14]。信的开头是:-

François Villette和笛沙格,两位里昂的资产阶级,向巴黎市的商人和地方法官领袖提议,为了该城市的装饰、公共便利和美化,提出以下主张:

在所有塞纳河能使小麦磨坊全年运转的地方,将其水提升到约四十英尺的高度,连续流动的水量是它通过新桥的Samaritaine泵提升的两倍;并且这是通过一台机器实现的,一旦建立良好,每年维护费用可低于三百磅……

我们注意到,萨马里坦水泵自1608年起运行,从塞纳河抽水至新桥上方的一个水库,为卢浮宫和杜伊勒里花园供水。巴黎的领导人必须同意支付一笔款项,并提供所需的保证,为Villette和笛沙格的机器安装提供场地,然后他们将建造它,或让人建造它,并等待一个月才能获得付款,只有在被认为令人满意时才会支付。他们收到了一份回复,以今天的标准来看快得惊人,日期是1626年9月15日,说这些提议[14]:-

……只能是为了公众的利益和便利,以及这座城市的装饰和美化。因此,我们同意Villette和笛沙格自费开始实施这些提议,但条件是,在我们的面前,由城市工程主管和桥梁主管给予许可之前,他们不得以任何方式将机器安置在河中,也不得安置在河岸和河边的任何地方,以免损害或妨碍航道、货物的靠近和卸载。

没有进一步的通信留存下来,据推测Villette和笛沙格选择不在强加给他们的条件下继续进行。我们认为,笛沙格寄信所用的地址以及他没有提供任何巴黎推荐人的事实,表明他刚到巴黎不久。

我们上面提到了Adrien Baillet 1691年的勒内·笛卡儿传记,其中给出了笛沙格错误的出生年份。因此,不清楚我们应该多大程度信任这部作品,尽管我们不能因为一个错误就过于苛刻。Baillet说笛沙格是一位工程师,参与了1628年的拉罗谢尔围城战,正是在那里他第一次遇到了勒内·笛卡儿。没有额外证据证实这一说法,尽管鉴于笛沙格的技能,它确实显得合理。让我们简要解释一下1628年的拉罗谢尔围城战。这是当时天主教-新教敌意的结果。胡格诺派,即新教徒,在拉罗谢尔有他们的据点,并得到英国人的支持。天主教一方,由路易十三的皇家军队组成,想要夺取拉罗谢尔并阻止英国登陆船只提供支持。皇家一方,由国王和黎塞留红衣主教领导,建造了防御工事来围困城市,还建造了大规模的海上防御工事,以阻止英国支持到达胡格诺派。笛沙格参与这样的行动似乎确实可能。然而,在C Adam和保罗·塔内里(编),Oeuvres de Descartes (勒内·笛卡儿的作品)(1897)中有一项声明,说勒内·笛卡儿在1637年第一次遇到了笛沙格。

在巴黎时,笛沙格成为围绕马兰·梅森(1588-1648)的数学圈子的一部分。这个圈子包括勒内·笛卡儿(1597-1650)、埃蒂安·帕斯卡尔(1588-1651)和他的儿子布莱兹·帕斯卡(1623-1662)。很可能主要是为了这个有限的朋友读者群,笛沙格准备了他的数学作品,并让人印刷。其中一些后来由马克斯·亚伯拉罕 Bosse(1602-1676)扩展成更可出版的形式,他如今最被铭记为雕刻师,但也是一位透视学教师。Bosse说笛沙格在1630年获得了皇家许可出版他的几部作品。这为笛沙格协助黎塞留红衣主教围城,并可能参与皇家一方的其他工作增添了一点分量。

笛沙格究竟何时加入马兰·梅森的“学院”尚不清楚。马兰·梅森在他的一封信中写道,笛沙格在1632年之前在巴黎遇到了皮埃尔·伽桑狄马兰·梅森在1635年指出,笛沙格是他会议的定期参加者,他的评论让人觉得他已经这样做了一段时间。在1635-36年,马兰·梅森出版了La Harmonie Universelle(《普遍和谐》),其中包含笛沙格的一篇短文,题为Une méthode aisée pour apprendre et enseigner à lire et escrire la musique(《一种学习和教授读写音乐的简便方法》)。Mark Schneider在[8]中写道:-

笛沙格的“简便方法”是他唯一已知的不涉及几何及其应用的著作。在这里,也许我们有迹象表明,笛沙格在他的几何思想形成确定形式的时期,一直受到马兰·梅森的影响。

笛沙格 撰写了关于“实用”主题的著作,例如 Exemple de l'une des manières universelles du S.G.D.L. touchant la pratique de la perspective sans emploier aucun tiers point, de distance ny d'autre nature, qui soit hors du champ de l'ouvrage 中的透视法(关于 笛沙格 在不使用任何第三点、距离点或任何其他位于画面之外的点的前提下影响透视实践的一种通用方法的示例)(1636年),Brouillon project d'exemple d'une manière universelle du S.G.D.L. touchant la pratique du trait a preuves pour la coupe des pierres en l'architecture 中用于建筑的石头切割(笛沙格 关于线条实践的通用方法示例的草图方案,有证据表明其用于建筑中的石头切割)(1640年),以及 Manière universelle de poser le style aux rayons du soleil en quelconque endroit possible, avec la règle, le compas, l'esquerre et le plomb 中的日晷(在任何可能的位置利用直尺、圆规、直角尺和铅锤将晷针置于太阳光线中的通用方法)(1640年)。然而,他的著作内容密集,对所涉主题采取理论性的处理方法。其中没有那种真正面向工匠的文本中常见的冗长而初级的逐步解释。

这部透视法著作的标题译为 Example of one of S.G.D.L.'s general methods concerning drawing in perspective without using any third point, a distance point or any other kind, which lies outside the picture field。人们立刻会问“S.G.D.L.”是谁或是什么,但这只是“笛沙格”,来自“Sieur 笛沙格 Lyonnais”的首字母。这部透视法著作必定引导 笛沙格 发展出了一种新的几何学方法。关于他的石头切割著作,Mark Schneider 写道[8]:-

笛沙格 的石头切割方法行之有效,确实是一项辉煌的发明,但同时也必须指出,如果没有作者本人的亲自指导,当时的石匠不太可能理解它。

对笛沙格的石材切割方法的描述,以石材加工者能够理解的形式,是由笛沙格的弟子亚伯拉罕 Bosse(1604-1676)于1643年完成的。Bosse还描述了笛沙格关于日晷的工作,由于笛沙格的原始出版物未能留存,这是我们关于该文本的唯一信息。

1640年,当时16岁的 布莱兹·帕斯卡 提出了他的“神秘六边形”。在其中他提到了 笛沙格:-

我们还将证明这一性质,其最初的发明者是里昂的 M 笛沙格,他是这个时代最伟大的头脑之一,也是最精通数学的人之一,尤其是在圆锥曲线等方面,他关于此事的著作虽然数量不多,但已向那些希望了解的人充分证明了他的能力:我承认,我在这方面所发现的少许成果归功于他的著作,并且我已尽可能模仿他在这方面的方法,……

布莱兹·帕斯卡在这里一定是指笛沙格最重要的著作,他在其中发明了他的新形式的几何学,书名为Brouillon project d'une atteinte aux evenemens des rencontres du Cone avec un Plan (关于取圆锥平面截线结果的论文草稿)。1639年在巴黎印刷了少量副本。现在已知仅存一本,在1951年这本被重新发现之前,笛沙格的工作只能通过菲利普·德拉伊尔(1640-1718)制作的手稿副本为人所知。这本书很短,但非常密集。它从直线束和直线上点列开始,考虑六点的对合(笛沙格没有使用或定义交比),严格处理涉及‘无穷’距离的情形,然后转向圆锥曲线,表明它们可以用投影下不变的性质来讨论。我们得到了圆锥曲线的统一理论。

笛沙格著名的“透视定理”——当两个三角形处于透视位置时,对应边的交点共线——最早于1648年发表,见于亚伯拉罕 Bosse的一部透视学著作中。

关于这一结果,你可以在THIS LINK看到更多内容。

显然,尽管笛沙格决心用本族语言解释问题,并且不直接引用古代数学家的定理或词汇,他仍熟知古代几何学家的工作,例如阿波罗尼奥斯帕普斯。他选择以不同方式解释自己,或许是因为他认识到自己的工作也深深受益于实用传统,特别是透视学研究(透视学是圆锥投影的一种形式)。事实上,笛沙格的新思想极有可能正是从他关于透视及相关问题的研究中产生的。当射影几何被加斯帕尔·蒙日(1746—1818)的学生们重新发明时,这种重新发明来自画法几何,而画法几何是一种与透视学有许多共同之处的技术。

笛沙格关于透视的工作引发了一场非常不愉快的争论。1642年,一部匿名著作题为La Perspective practique nécessaire à tous peintres, graveurs, sculpteurs, architectes, orfèvres, bordeurs, tapissiers & autres se servans du Dessein (对所有画家、雕刻师、雕塑家、建筑师、银匠、饰边师、室内装潢师和其他使用设计的人必要的实用透视),由出版商Melchior Tavernier和Francois l'Anglois出版。这部著作实际上由Jean Du Breuil(1602-1670)撰写,他是书商Claude Du Breuil的儿子,主要是一位建筑师。这是1642年至1647年间出版的三卷中的第一卷。书的前言归功于笛沙格,但他看到自己的想法被呈现时带有许多错误,非常不安,他的反应是在巴黎各处张贴告示。一张标题为“难以置信的错误”,另一张为“巨大的过失和欺骗”。一张告示声称Du Breuil:-

... 在这本关于实用透视的书中塞入了一幅[来自笛沙格的]图,他声称这是他自己的例子,他用嫉妒的小爪子对其进行了修改和伪造。

这看起来像是笛沙格的过度反应,并引发了Du Breuil同样恶毒的反击,他用一本小册子进行反击,声称笛沙格1636年关于透视的论文提出了Jean-Louis de Vauzelard在Perspective cilindrique et conique (圆柱和圆锥透视)(1630)和Jacques Aleaume在Introduction a la perspective, ensemble a l'usage de compas optique et perspective (透视导论,连同光学罗盘和透视的使用)(1628)中早已发表的想法。他还激怒了笛沙格,声称就所有实际目的而言,他的工作毫无价值。

笛沙格通过出版Six erreurs des pages 87, 118, 124, 128, 132 et 134. du livre intitulé 'La Perspective practique nécessarie à tous peintres ...' (在题为“所有画家所必需的实际透视……”的书第87、118、124、128、132和134页上的六个错误)于1642年继续争论,其中他详细描述了Du Breuil作品中的错误。出版商Melchior Tavernier和Francois l'Anglois随后通过出版一本文集攻击笛沙格,在Advis charitables sur les diverses oeuvres et feuilles volantes du Sieur Girard Desargues, Lyonnois (关于里昂的M. Desargues的各种作品和手稿的有益建议)(1642)中批评他的作品。这部作品包括让·博格朗在1640年8月,即他去世前不久写的一封信,其中他批评了笛沙格对圆锥曲线的射影研究。

关于Mark Schneider在[8]中对这部作品中针对笛沙格的批评的总结,见THIS LINK

此时,笛沙格似乎转向亚伯拉罕 Bosse,以出版对其作品的澄清并为其辩护,抵御这些攻击。正如我们上面所指出的,Bosse在1643年出版了两篇论文,以更简单的方式呈现了笛沙格关于石切割和日晷的工作。

1644年,雅克·屈拉贝尔以一本81页的书Examen des oeuvres de Sieur Desargues, Lyonnois(对里昂的M. Desargues著作的审查)发起了新的攻击。屈拉贝尔攻击了笛沙格的全部工作,包括博斯在1643年的两篇出版物,他说他只能发现:-

……其中除了平庸、错误、剽窃和没有实际意义的信息之外,什么也找不到。

屈拉贝尔声称,笛沙格缺乏实践经验使他的工作毫无用处。他写道:-

如果上述先生理解并实践过他想谈论的事情,他大概就不会陷入这样的错误,实践对于帮助和加强我们的感官是必要的;它将证实或否定我们头脑的思辨所产生的东西。

随后,屈拉贝尔和笛沙格之间展开了一场恶毒的争论,各种小册子互相攻击,笛沙格威胁说,如果屈拉贝尔不撤回言论,就要起诉他。在多次激烈的交锋中,两人制定了一套带有规则和条例的辩论,将任命裁判来决定胜者,胜者将从败者那里获得一大笔钱。然而,没有证据表明这件事曾经发生过。

笛沙格似乎对他卷入的持续战斗感到厌倦,从1645年起转向建筑。1648年,他回到里昂,似乎更多地参与建筑设计,出版很少。他确实在1649-50年和1657-1660年再次回到巴黎,在那里他负责设计了几座豪宅。人们不禁要问,如果这位杰出的数学家没有受到如此广泛的批评,他可能会做出哪些其他辉煌的数学工作。

让我们以两段关于笛沙格数学贡献的引文来结束这篇传记。弗洛里安·卡乔里在他的History of Mathematics(1893年)中写道:-

我们把对合理论与截线理论归功于笛沙格;还有那个优美的构想:一条直线的两个端点可以看作在无穷远处相交,而平行线与其他线对的区别仅在于它们的交点在无穷远处。他重新发明了外摆线,并展示了它在构造轮齿中的应用,这一课题后来由菲利普·德拉伊尔更充分地加以阐述。

大卫·尤金·史密斯在其History of Mathematics(1958年)第2卷中写道:-

近代所要迈出的最初重要步骤之一……应归功于笛沙格。在1639年出版的一部著作中,笛沙格阐述了四调和点理论的基础,不是像今天那样做的,而是基于两个共轭点到中心的距离之积为常数这一事实。他还处理了极点与极线理论,尽管没有使用这些术语

参考文献

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延伸资源

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