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数学家传记

杰西·道格拉斯Jesse Douglas

出生
1897年7月3日 美国纽约
逝世
1965年10月7日 美国纽约

杰西·道格拉斯研究几何学、群论和变分法。

完整传记

杰西·道格拉斯的父母是Louis Douglas和Sarah Kommel。道格拉斯在纽约上高中时培养了对数学的热爱。高中毕业后,他进入纽约城市学院,并在大学第一年赢得了贝尔登数学卓越奖章。赢得这枚奖章使他成为有史以来获得该奖章的最年轻的人。在出色的本科生涯之后,他于1916年以数学荣誉学位毕业,并进入哥伦比亚大学。

也许在这一点上值得解释一下哥伦比亚大学和哥伦比亚学院的区别。1754年,国王学院在纽约成立,但在美国独立战争之后,这个名字被认为不合适,学院更名为哥伦比亚学院。1912年,哥伦比亚学院成为哥伦比亚大学,但大学保留了哥伦比亚学院这个名字作为男子本科文理学院。因此,道格拉斯于1916年进入的是哥伦比亚大学,在爱德华·卡斯勒的指导下进行研究。他参加了爱德华·卡斯勒关于微分几何的讨论班,正是在那里,道格拉斯培养了对几何的热爱。也是在讨论班上,他第一次遇到了后来使他成名的约瑟夫·普拉托问题。他于1920年提交了博士学位论文On Certain Two-Point Properties of General Families of Curves; The Geometry of Variations。次年,他在Transactions of the American Mathematical Society上发表了其博士学位论文的主要结果。

道格拉斯从1920年到1926年在哥伦比亚学院任教期间,继续从事微分几何研究。他这一时期的出版物有Normal congruences and quadruply infinite systems of curves in space(1924年)和A criterion for the conformal equivalence of a Riemann space to a Euclidean space(1925年)。随后他获得了国家研究奖学金,并于1926年至1930年间访问了普林斯顿(1926-27年)、哈佛(1927年)、芝加哥(1928年)、巴黎(1928-30年)和哥廷根(1930年)。正是在这一时期,他完整解决了一个由约瑟夫·拉格朗日在1760年提出、随后被波恩哈德·黎曼卡尔·魏尔斯特拉斯赫尔曼·阿曼杜斯·施瓦茨等顶尖数学家研究过的约瑟夫·普拉托问题。该问题是证明由给定周线界定的极小面积曲面的存在性。在道格拉斯的解答之前,该问题只有一些特殊情形得到了解决。从1927年起,在一系列论文中,道格拉斯朝着完整解答迈进:Extremals and transversality of the general 变分法 problem of the first order in space(1927年)、The general geometry of paths(1927-28年)和A method of numerical solution of the problem of Plateau(1927-28年)。道格拉斯于1931年在Transactions of the American Mathematical Society上以Solution of the problem of Plateau给出了其解答的全部细节。由于这一杰出成就,他于1936年在奥斯陆举行的国际数学家大会上被授予菲尔兹奖

1930年,道格拉斯被任命为麻省理工学院数学助理教授。1934年晋升为副教授,并在1934-35年作为研究员在普林斯顿高等爱德华·斯图迪研究所工作。他于1937年离开麻省理工学院,1938-39年再次作为研究员在普林斯顿高等斯图迪研究所工作一年。他在1940年和1941年获得古根海姆基金会奖学金,随后被任命到布鲁克林学院,从1942年到1954年,他在那里和哥伦比亚大学任教。道格拉斯于1940年6月30日与Jessie Nayler结婚;他们有一个儿子Lewis Philip Douglas。

在完整解决了约瑟夫·普拉托问题之后,道格拉斯继续研究其推广。他发表了One-sided minimal surfaces with a given boundary(1932年)和A Jordan space curve no arc of which can form part of a contour which bounds a finite area(1934年)。1943年,道格拉斯因关于约瑟夫·普拉托问题的回忆录而被美国数学会授予马克希莫·博谢奖。特别是,该奖授予三篇均发表于1939年的论文:Green's function and the problem of PlateauThe most general form of the problem of Plateau发表在American Journal of Mathematics上,Solution of the inverse problem of the calculus of variations发表在Proceedings of the National Academy of Sciences上。在第一篇中,道格拉斯考察了问题的如下形式:给定nn-空间中kk条不相交的卡米耶·若尔当曲线的一个集合GG,求一个以GG为边界、具有指定亏格hh和指定可定向性(单侧或双侧)的最小曲面。在第二篇论文中,道格拉斯研究了如下问题:给定一个以CC为边界的波恩哈德·黎曼曲面(或半曲面)RR,并在nn-空间中给定CC的一个拓扑像GG,证明存在一个与RR拓扑等价且以GG为边界的最小曲面。第三篇论文没有给出变分法逆问题解答的完整证明,而是宣布了结果。

令人惊讶的是,这三篇论文并不是道格拉斯在1939年发表的唯一论文。他还发表了The analytic prolongation of a minimal surface across a straight line,其中给出了关于最小曲面的一些早期结果的推广,并给出了更简单的证明;The higher topological form of Plateau's problem比较了道格拉斯在其获得马克希莫·博谢奖的前两篇论文中使用的方法;以及Minimal surfaces of higher topological structure。道格拉斯在1940年又发表了五篇论文:Theorems in the inverse problem of the calculus of variations; Geometry of polygons in the complex plane; On linear polygon transformations; A converse theorem concerning the diametral locus of an algebraic curveA new special form of the linear element of a surface。其中第二篇和第三篇论文推广了如下初等几何定理:如果在任意三角形的每一边上,以该边为底构造一个顶角为120°的等腰三角形(总是向外或总是向内),那么这些等腰三角形的顶点构成一个等边三角形。

1942年,道格拉斯发表了一篇关于积分论的非技术性综述。他的出发点是阿基米德对圆和抛物线弓形的求积。然后他给出了波恩哈德·黎曼积分、波恩哈德·黎曼-汤姆斯·斯蒂尔吉斯积分和昂利·勒贝格积分的定义,并介绍了它们的性质。在这篇47页的文本中,道格拉斯还提到了Fourier series和变换、阿尔诺·当茹瓦积分以及波恩哈德·黎曼昂利·勒贝格的二重积分。道格拉斯还研究了group theory,并在1951年研究了具有2个生成元x,yx, y的群,使得每个元素都可以表示为xnymx^{n}y^{m}的形式,其中n,mn, m是整数。他发表了多篇关于这一主题的论文,题为On finite groups with two independent generators。他还发表了一系列论文On the basis theorem for finite abelian groups

他的妻子Jessie Douglas于1955年去世,同年道格拉斯被任命为纽约市立大学数学教授。他在这一职位上度过了生命的最后十年,住在纽约晨边大道88号的巴特勒大楼。

参考文献

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