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数学家传记

希皮奥内·德尔·费罗Scipione del Ferro

出生
1465年2月6日 博洛尼亚(今意大利)
逝世
1526年11月5日 教皇国博洛尼亚(今意大利)

希皮奥内·德尔·费罗是一位意大利数学家,以第一个发现求解三次方程公式而闻名。

完整传记

希皮奥内·德尔·费罗有时被称为Ferreo,有时被称为费罗,有时被称为dal 费罗。他在数学史上的角色很重要,他因解决了数学中一个杰出的古老问题而值得高度赞扬。从某种意义上说,他很有名,因为他在解决三次方程中的作用在几乎所有已写成的数学史通论著作中都有解释,然而,令人惊讶的是,他的名字仍然相对不为人知。

费罗的父母是Floriano和Filippa费罗。Floriano费罗从事造纸业,由于15世纪50年代印刷术的发明,当时对纸张的需求大幅增加,造纸业自然成为一项重要的行业。关于费罗的教育情况所知甚少,但很可能是在博洛尼亚大学接受的,该大学建于11世纪,因此在费罗出生前四百年就已是一所历史悠久且著名的大学。

我们知道费罗于1496年被任命为博洛尼亚大学的算术和几何讲师,并且他终生保留了这个职位。然而,他不仅参与学术活动,因为保存下来的记录显示他在晚年还参与了商业交易。

费罗的著作没有留存下来。这至少部分是由于他不愿将自己的成果广泛传播,宁愿只告诉少数亲密的朋友和学生。然而我们确实知道他保留了一本笔记本,其中记录了他最重要的发现。1526年费罗去世时,这本笔记本传给了费罗的女婿Hannibal Nave。Hannibal Nave也是一位数学家,他娶了费罗的女儿Filippa,她自然是以费罗的母亲命名的。Hannibal Nave于1526年接替费罗在博洛尼亚大学的讲课职责,也继承了他的名字,因为他采用了dalla Nave别名dal 费罗的名字。1543年Nave仍然持有这本笔记本,因为那一年吉罗拉莫·卡尔达诺洛多维科·费拉里前往博洛尼亚拜访他并查看他岳父的笔记本,洛多维科·费拉里在其著作中记录了此事。我们在下面引用洛多维科·费拉里中的相关段落。

费罗解决的突出问题是找到一个求解三次方程的公式,类似于自巴比伦时代以来已知的求解二次方程的公式。今天我们将ax2+bx+c=0ax^{2} + bx + c = 0的解写成

x=b+b24ac2ax = \Large \frac{-b + \sqrt{b^{2} - 4ac}}{2a}x=bb24ac2ax = \Large \frac{-b - \sqrt{b^{2} - 4ac}}{2a}

在费罗的时代,尽管这样的解已知,但并非以这种形式为人所知。首先,在16世纪中叶的欧洲,零尚未被使用;其次,负数尚未被使用;第三,人们还不理解二次方程有两个根。费罗时代的数学家知道,求解一般三次方程的问题可以归结为求解x3+mx=nx^{3} + mx = nx3=mx+nx^{3} = mx + n两种情况,其中mmnn是正数。(x2x^{2}中的项总是可以通过适当的代换消去。)当然,如果当时已经使用负系数,那么就只有一种情况了。

关于费罗是否是因为卢卡·帕西奥利访问博洛尼亚而开始研究三次方程的求解,有很多猜测。卢卡·帕西奥利在1501-02年间在博洛尼亚大学任教,并在那时与费罗讨论数学问题。不知道两人是否讨论过三次方程的代数解法,但可以肯定的是卢卡·帕西奥利已将这一主题纳入他七年前出版的著名论著Summa中。在卢卡·帕西奥利访问博洛尼亚之后某时,费罗解决了这个经典问题两种情况中的一种(但正如我们下面提到的,他可能两种都解决了)。

三次方程求解故事的后续发展,即1535年安东尼奥·马里亚·菲奥尔(费罗的学生)与尼科洛·塔尔塔利亚之间的竞赛,然后是吉罗拉莫·卡尔达诺的介入,在我们的尼科洛·塔尔塔利亚吉罗拉莫·卡尔达诺传记中有详细叙述。就这本费罗的传记而言,我们应当强调,正是吉罗拉莫·卡尔达诺发现费罗是第一个求解三次方程的人,而不是尼科洛·塔尔塔利亚,这使他感到自己可以遵守对尼科洛·塔尔塔利亚不发誓不泄露其方法的誓言,同时仍在Ars Magna(《大衍术》)中发表该解法,因为在那里吉罗拉莫·卡尔达诺认为他给出的是费罗的方法,而不是尼科洛·塔尔塔利亚的方法。吉罗拉莫·卡尔达诺的学生洛多维科·费拉里(于1547年4月1日)写到了他们早先拜访汉尼拔·德拉·纳韦的旅行(例如见[3]):-

四年前,当吉罗拉莫·卡尔达诺前往佛罗伦萨而我陪同他时,我们在博洛尼亚见到了Hannibal della Nave,一个聪明而人道的人,他给我们看了一本小书,是他岳父费罗手写的,很久以前写的,其中那个发现[三次方程的解法]被优雅而博学地呈现出来。

Ars Magna (伟大的艺术)中,吉罗拉莫·卡尔达诺对费罗的成就表示了极大的尊重(例如见[1]):-

博洛尼亚的费罗,大约三十年前,发现了立方与等于数的东西的解法[用今天的记号就是x3+mx=nx^{3} + mx = n的情况],一个真正美丽而令人钦佩的成就。在区分上,这个发现超越了所有凡人的才智和人类的精妙。它确实是来自天堂的礼物,尽管同时也是理性力量的证明,如此辉煌,以至于任何达到它的人都可以相信自己能够解决任何问题。

关于Fior是唯一被费罗透露其解法的人的故事在大多数数学史中很常见,但它是假的。正如我们上面所见,解法是由费罗写下的,并且肯定为Nave所知。Pompeo Bolognetti,从1554年到1568年在博洛尼亚大学讲授数学,也可以接触到费罗的原始解法以及吉罗拉莫·卡尔达诺Ars Magna (伟大的艺术)中给出的解法,后者当时已经出版。拉法耶尔·蓬贝利,他在1572年出版了他的Algebra,也可以接触到费罗工作的细节,这些细节今天已不复存在。拉法耶尔·蓬贝利,像吉罗拉莫·卡尔达诺一样,对费罗的天才表示惊叹,并描述他为:-

...一个在这门[代数]艺术上独一无二的天才...

大约在1925年,Bortolotti(见[2])检查了十六世纪的手稿,复制了Bolognetti、吉罗拉莫·卡尔达诺拉法耶尔·蓬贝利的工作。一份重要的手稿标题为:-

费罗解三次方程的法则。来自Cavaliere Bolognetti,他从昔日的博洛尼亚大师费罗 dal 费罗那里得到它。论未知数与立方等于数。

手稿给出了一种解法,应用于方程3x3+18x=603x^{3} + 18x = 60。通过对这份手稿和其他手稿的研究,Bortolotti得出结论:与普遍认为费罗只解了三次方程的一种情形的看法相反,他实际上解了两种情形。然而Crossley在[3]中认为,来自Bolognetti手稿的证据增加了费罗只解了一种情形的看法的分量。

我们对费罗的其他工作略知一二。他对rationalising分数做出了重要贡献,将有理化分母中含有平方根的分数(欧几里得已知的)的方法扩展到分母是三个立方根之和的分数。我们还知道费罗研究了当时另一个流行的问题,即考察哪些几何问题可以用固定位置的圆规解决。洛多维科·费拉里在给尼科洛·塔尔塔利亚的一封信中陈述费罗研究过这类问题,但他没有给出费罗结果的任何细节。

遗憾的是费罗的笔记本没有保存下来。事实上,如果我们能够给出他解决并写在笔记本中的问题的细节,他很可能会获得相当大的名声。

参考文献

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