数学史 · 中文镜像

数学家传记

亚历山大·格罗滕迪克Alexander Grothendieck

出生
1928年3月28日 德国柏林
逝世
2014年11月13日 法国圣日龙

亚历山大·格罗滕迪克是一位德国出生的数学家,约翰·查尔斯·菲尔兹奖章获得者。他在拓扑学、代数学和逻辑学方面做出了重要贡献。

完整传记

亚历山大·格罗滕迪克的名字常写作Alexandre,这是他在法国生活时采用的形式。他的父母是格罗滕迪克 Schapiro(1890-1942)和Johanna Grothendieck(1900-1957)。他的父亲以标准的俄语名字Sascha(即格罗滕迪克)为人所知,而他的母亲则被称为Hanka。为了对格罗滕迪克的成长和个性有所了解,有必要提供一些关于他父母的细节,特别是解释为什么他随母姓格罗滕迪克。格罗滕迪克 Schapiro是一名俄罗斯犹太人,出生于Novozybkov,一个靠近俄罗斯、白俄罗斯(今白俄罗斯)和乌克兰交界处的城镇。十五岁时,他在1905年开始的战争中为革命者对抗俄国沙皇。1907年,他和他的同志们被捕并被判处死刑。他的同志们都被行刑队枪决,但Schapiro虽然连续20天被带去处决,最终因年幼而被判终身监禁。他在监狱中度过了十年,直到1917年革命期间逃脱。他继续为无政府主义者战斗,多次被捕和逃脱,有一次失去了左臂。他与一名犹太妇女Rachil结婚,育有一子名叫Dodek。最终,在1921年,他逃到柏林生活了一段时间,然后以格罗滕迪克 Tanaroff的名字在巴黎生活。他以街头摄影师为生。格罗滕迪克的母亲Hanka 格罗滕迪克出生于德国汉堡,加入了几个左翼团体。她与Alfred Raddatz(人称Johannes)结婚,育有一女名叫Frode,人称Maidi,生于1924年。在一次访问柏林时,格罗滕迪克 Schapiro遇到了Hanka,他们有了一个儿子格罗滕迪克(人称Schurik),即本传记的主人公。他的出生登记名为格罗滕迪克 Raddatz,因为在他出生时,他的母亲与Alf Raddatz已婚。Alf和Hanka于1929年离婚。格罗滕迪克 Schapiro(他仍自称格罗滕迪克 Tanaroff)和Hanka从1928年到1933年与他们的儿子Schurik以及他母亲的女儩Maidi一起住在柏林。在那里他们有一家摄影工作室,为家庭提供收入。

阿道夫·希特勒于1933年1月30日成为德意志帝国总理。1933年4月1日发生了所谓的“抵制日”,犹太商店和企业遭到抵制。1933年4月7日,纳粹通过了一项法律,根据第三条款,命令非雅利安血统的公务员退休。尽管格罗滕迪克 Schapiro通过使用Tanaroff这个名字隐藏了他的犹太出身,他仍然认为柏林对犹太人来说太危险,并于1933年5月返回巴黎。Hanka和她的儿子格罗滕迪克留在柏林直到1933年12月,当时她安排五岁的格罗滕迪克由住在汉堡的牧师Wilhelm Heydorn和他的妻子Dagmar抚养。她把女儿Maidi送进了柏林的一家机构。Schurik与其他寄养儿童一起,从1934年初到1939年4月与Heydorn一家生活。他上了小学,然后开始在文理中学学习。与此同时,Hanka已在巴黎与格罗滕迪克的父亲团聚,在西班牙内战(1936-39)爆发后,他们两人都去了西班牙,支持共和派。1939年初共和派失败后,格罗滕迪克和Hanka返回法国,Hanka开始在尼姆工作。到1939年4月底,Heydorn一家作为抵抗希特勒的一部分,现在处于严重危险之中,认为他们的家对年轻的Schurik来说太危险,因此在法国找到他的父母后,把他送上火车与父亲团聚。1939年夏天,他与母亲在尼姆度过。

第二次世界大战的爆发意味着Schurik和他的父母在法国现在处于相当危险的境地。关于“不受欢迎者”的法律已于1938年11月12日通过,该法律要求所有居住在法国的德国人都被送往专门的拘留营。Hanka和Schurik被拘留在芒德附近的Rieucros营。然而,Schurik被允许继续在距离营地约5公里的村庄学校接受教育。他还得到了一些私人辅导。Schurik的父亲格罗滕迪克被拘留在Camp du Vernet。1942年,Rieucros营被关闭,因此Schurik和他的母亲被送往波城附近的Gurs集中营。Schurik设法到达了Le Chambon sur Lignon,在那里他就读于著名的Collège Cévénol。每当当局来搜查犹太人时,他都会躲在树林里。他于1945年在该学院获得了业士学位。与此同时,1942年8月,他的父亲被法国维希政府移交给纳粹,纳粹将他从Camp du Vernet带到奥斯维辛灭绝营,他在那里丧生。此时让我们注意到,Maidi在战争中幸存下来,并最终移民到美国。

1945年,Schurik——我们现在开始称他为格罗滕迪克——和他的母亲搬到了蒙彼利埃附近的Maisargues村,在那里格罗滕迪克在葡萄园里干活,同时靠一小笔奖学金的资助,在蒙彼利埃大学学习数学。上学时,他对呈现给他的一些数学内容感到不满(例如见[16]):-

在我们的高中数学课本中,最令我不满的是,对于曲线的长度、曲面的面积、立体的体积这些概念,没有任何严肃的定义。我向自己承诺,一旦有机会,我就要填补这一空白。

他发现蒙彼利埃的教授们在填补这些空白方面帮不上什么忙,所以他不得不独自钻研[8]:-

正是在蒙彼利埃,在他的本科岁月里,他经历了第一次真正的数学体验。他对所接受的教学非常不满。有人告诉过他如何计算球体或棱锥的体积,但没有人解释过体积的定义。想要用“为什么”取代“如何”,这是数学精神的一个确凿标志。格罗滕迪克的一位教授向他保证,某位昂利·勒贝格已经解决了数学中最后一些悬而未决的问题,但他的工作太难,无法讲授。格罗滕迪克独自一人,几乎没有任何提示,重新发现了昂利·勒贝格积分的一个非常一般的版本。这第一项数学工作的起源[是]在完全孤立的状态下完成的……

让我们注意,那位认为昂利·勒贝格已经解决了所有悬而未决的数学问题的蒙彼利埃教授,是某位M Soula。他曾受教于埃利·嘉当,他建议格罗滕迪克去巴黎,与埃利·嘉当一起工作。格罗滕迪克听从了这一建议,在从蒙彼利埃获得学士学位后,他在1948-49学年在巴黎高等师范学校度过。在那里,他参加了亨利·嘉当的讨论班,讨论班的内容是代数拓扑学和层论。格罗滕迪克此时与当时一流的数学家们交往,这些数学家也参加亨利·嘉当的讨论班,包括谢瓦莱让·戴尔萨特让·迪厄多内罗杰·戈德芒洛朗·施瓦茨安德烈·韦伊。格罗滕迪克的同学之一是让-皮埃尔·塞尔。由于格罗滕迪克此时对拓扑向量空间的兴趣大于对代数拓扑的兴趣,安德烈·韦伊亨利·嘉当都建议他去南锡,那里有一支强大的团队,包括让·迪厄多内让·戴尔萨特罗杰·戈德芒洛朗·施瓦茨

1949年,格罗滕迪克搬到了南锡大学,在那里他与母亲同住,母亲因在拘留营中感染了肺结核而偶尔卧床不起。此时,格罗滕迪克与一位女士育有一子,名叫Serge,他们从这位女士那里租房。Serge主要由他的母亲抚养。格罗滕迪克从事泛函分析的研究,与让·迪厄多内[16]合作:-

格罗滕迪克的书很少;他不是通过阅读来学习,而是尝试自己重新构建知识。他工作非常努力。

在南锡,每周六都有一个活跃的研讨会,所有教授和一些学生都参加,研究各种不同的主题。这为年轻的格罗滕迪克提供了一个极好的环境。让·迪厄多内写道[9]:-

必须建立局部凸空间的一般对偶理论:洛朗·施瓦茨和我已经开始研究莫里斯·弗雷歇空间及其直接极限,但我们遇到了一系列无法解决的问题。因此,我们将这些问题提交给格罗滕迪克,结果超出了我们最乐观的预期。在不到一年的时间里,他通过非常巧妙的新构造解决了我们所有的问题;然后,利用他开发的技术,他开始研究泛函分析中的许多其他问题。

他于1953年提交了博士论文Produits tensoriels topologiques et espaces nucléaires(拓扑张量积与核空间),1953年2月28日他的论文答辩会上,在场的人之一是Bernard Malgrange,他[16]:-

...回忆说,在格罗滕迪克写完论文后,他声称自己不再对拓扑向量空间感兴趣。“他告诉我,‘没有什么可做的了,这个主题已经死了,’”Malgrange回忆道。当时,学生被要求准备一篇“第二论文”,这不包含原创工作,但旨在展示对另一个与论文主题相去甚远的数学领域的深刻理解。格罗滕迪克的第二论文是关于层论的,这项工作可能为他后来对代数几何的兴趣埋下了种子,他将在那里做出他最伟大的工作。在格罗滕迪克的论文答辩之后,答辩在巴黎举行,Malgrange回忆说,他、格罗滕迪克和亨利·嘉当挤进一辆出租车,去洛朗·施瓦茨家吃午饭。他们打车是因为Malgrange滑雪时摔断了腿。“在出租车里,亨利·嘉当向格罗滕迪克解释了格罗滕迪克关于层论的一些错误说法,”Malgrange回忆道。

格罗滕迪克在1953至1955年间在圣保罗大学度过,随后一年在堪萨斯大学。然而正是在此期间,他的研究兴趣发生了变化,转向了拓扑学和几何学。事实上,在此期间,格罗滕迪克一直得到国家科学研究中心的支持,支持始于1950年。因此,在1956年离开堪萨斯后,他回到了国家科学研究中心。大约在这个时候,他成为了尼古拉·布尔巴基数学家群体的一员,该群体包括安德烈·韦伊亨利·嘉当让·迪厄多内。然而在1959年,他获得了新成立的高等科学研究所的研究职位,并接受了。在[2]中,格罗滕迪克职业生涯的下一阶段描述如下:-

毫不夸张地说,格罗滕迪克在IHES的1959至1970年是‘黄金时代’,在此期间,一个全新的数学学派在格罗滕迪克富有魅力的领导下蓬勃发展。格罗滕迪克的代数几何讨论班确立了IHES作为世界代数几何中心的地位,并使他成为其推动力。

在此期间,格罗滕迪克的工作为几何学、数论、拓扑学和复分析提供了统一的主题。他在1960年代引入了概型理论,这使得安德烈·韦伊的某些数论猜想得以解决。他研究了与数学逻辑高度相关的拓扑斯理论。他给出了波恩哈德·黎曼-Roch定理的代数证明。他提供了曲线基本群的代数定义。

再次引用[2]:-

仅仅列举格罗滕迪克最著名的贡献就令人震撼:拓扑张量积与核空间、作为导出函子的层上同调、概型、K-理论以及格罗滕迪克-波恩哈德·黎曼-Roch、强调相对于基的工作、通过函子定义和构造几何对象、纤维范畴与下降、栈、格罗滕迪克拓扑(site)与拓扑斯、导出范畴、局部与整体对偶的形式体系(‘六种运算’)、étale上同调与L-函数的上同调解释、晶体上同调、‘标准猜想’、动机与‘权重的瑜伽’、张量范畴与动机埃瓦里斯特·伽罗瓦群。很难想象所有这些都出自一个人的头脑。

在1950年代末,格罗滕迪克与Mireille同居,他们有三个孩子:Johanna、Mathieu和Alexandre。几年后他与Mireille结婚。Luc Illusie于1964年开始参加格罗滕迪克在高等科学研究所的讨论班。他写道[13]:-

他在董事会发言时精力充沛,但注意回顾所有必要的材料。他非常精确。陈述如此简洁,以至于连我这个对主题一无所知的人也能理解形式结构。进展很快,但如此清晰,以至于我能做笔记。

Illusie接着描述了拜访格罗滕迪克讨论他的工作[13]:-

当时他住在Bures-sur-Yvette的rue de Moulon,一座小白亭子里,有底层和一层。他在那里的办公室简朴,冬天寒冷。他有一幅他父亲的铅笔画肖像,桌子上还有他母亲的遗容面具。他的桌子后面有文件柜。当他想要某份文件时,他只需转过身,就能立刻找到。他很有条理。

Valentin Poénaru在这些年也认识格罗滕迪克。他写道[21]:-

格罗滕迪克我在这时认识的是一个非常令人印象深刻的人,当我说这话时,我不仅仅想到数学。Shourik,我这样称呼他,是我见过的最坚强、最有魅力的人之一。我认为他是一个直接从陀思妥耶夫斯基作品中走出来的人物。他也是一个非常善良和慷慨的人。他似乎总是心情愉快,精神非常平衡,而且以他自己的方式,有一种生活的乐趣。当时,他有能力在想睡的时候睡觉,想睡多少小时就睡多少小时,以便之后更好地投入工作。事实上,他的工作能力对我来说是奇迹般的。

[2]的作者写道:-

他于1966年获得约翰·查尔斯·菲尔兹奖章。回顾这一时期,人们惊叹于格罗滕迪克与同事和学生分享想法的慷慨,他和合作者致力于细致编辑的精力,以及他们出发探索新领域时的兴奋。

菲尔兹奖的引文如下:-

格罗滕迪克在安德烈·韦伊奥斯卡·扎里斯基的工作基础上,在代数拓扑学中取得了根本性进展。他引入了K理论(格罗滕迪克群和环)的思想。他在著名的“Tohoko论文”中彻底改变了同调代数。

本引文中所指的“Tohoko论文”是关于阿贝尔范畴、模层、消解、导出函子和格罗滕迪克谱序列的。然而,颁发约翰·查尔斯·菲尔兹奖章存在某些困难,因为原定颁发该奖的1966年国际数学家大会于1966年8月在莫斯科举行。格罗滕迪克在观点上始终是坚定的和平主义者,他曾反对20世纪60年代的军事集结。作为政治抗议,他拒绝前往莫斯科领取约翰·查尔斯·菲尔兹奖章。在大会上,IHES所长Léon Motchane代表格罗滕迪克领取了约翰·查尔斯·菲尔兹奖章。格罗滕迪克没有公开声明不去莫斯科的原因,但他宣称自己是世界公民,并申请联合国公民身份。1967年11月和12月,他访问了北越,当时那里正遭到美国人的轰炸[18]:-

格罗滕迪克的第一批讲座——他称之为“一般性导引报告”——在河内举行。但由于首都遭到更猛烈的轰炸,高层决定将所有人转移到河内大学数学系的秘密地点。格罗滕迪克写道:“随后我在河内大学位于城外(距首都约100公里)的疏散地点度过了一周半;这段时间主要用于一个更专门的范畴论与同调代数讨论班,有三十到四十名听众,其中大多数人从河内跟随我而来,此前参加了那些一般性导引讲座。”这是数学史上的一件非凡事件:20世纪数学的巨人之一,在一个极度贫困、正被世界上前所未有的最强大军事力量“炸回石器时代”(美国空军将军Curtis Le May的说法)的国家的偏远森林藏身处,讲授了一门同调代数短期课程。

他在发现IHES的部分资金来自军方后,于1970年离开了IHES。他在1969年发现了这一点,并与IHES的其他教授一起说服所长Léon Motchane不再接受法国军方的资助。然而,几个月后,当IHES预算非常紧张时,所长背弃了诺言。格罗滕迪克试图说服所有教授辞职以示抗议,但其他人拒绝效仿他。格罗滕迪克的辞职信日期为1970年5月25日。然而,格罗滕迪克还有其他问题,因为他写道,此时他正遭受“精神停滞”。他放弃了将数学作为主要精力焦点,转向政治抗议,特别是反对核扩散。然而,与他数学工作的惊人影响相比,他的政治运动相当无效。1970-72年,他担任法兰西学院访问教授,随后于1972-73年在奥赛担任类似职务。1973年,他接受了蒙彼利埃大学教授职位。他在蒙彼利埃授课并有一些研究生。1973年至1980年,他住在Lodeve附近的Villecun,然后搬到Carpentras附近的Mormoiron。1984-88年,他请假在国家科学研究中心指导研究。他于1988年60岁时退休,出版物[2]的出版就是为了纪念他的60岁生日。与接受1966年约翰·查尔斯·菲尔兹奖章形成对比的是,格罗滕迪克于1988年拒绝了Crafoord奖。

1980年至1990年间,格罗滕迪克写下了数千页的文字,其中一些包含他的数学思考,另一些则包含非数学的沉思。他的数学手稿有La longue marche à travers la théorie de Galois (穿越埃瓦里斯特·伽罗瓦理论的漫长征程)(1981年)、A la poursuite des champs (追寻域)(1983年)、Esquisse d'un programme (一个纲要方案)(1983年)和Les dérivateurs (推导)(1987年),而他的非数学著作有Eloge (赞美)(1981年,但显然后来丢失了)、Récoltes et Semailles (作物与种子)(1983-85年)和La clef des songes (梦之钥)(1986年)。1991年8月,他突然离家,没有通知任何人,去了一个未知的地方。在那里,他花时间写了一部极其庞大的物理学著作,以及关于自由选择、决定论和恶的存在等主题的哲学沉思。他几乎拒绝了一切人际接触。

关于他这一时期生活的更多信息见THIS LINK

让我们以格罗滕迪克与在班戈的Ronnie Brown的通信中的一些引文作为结束。Ronnie写道:-

他可能完全沉浸在数学思想中。一封信中提到他正在思考一种新的形式理论,并且不得不提醒自己要吃饭和睡觉。他对细节和小事物有强烈的兴趣。他反对‘le snobisme’,因此对Henry Whitehead的评论感到高兴:‘年轻人的势利在于认为一个定理是平凡的,因为证明是平凡的。’他写道,数学不仅在于做困难的事情,还在于提供框架使困难的事情变得容易(从而为困难任务提供新机会!)。

格罗滕迪克写道(1982年):-

密码0或群概念的引入也是普遍的胡说,数学几千年来或多或少停滞不前,因为周围没有人采取这种幼稚的步骤……

格罗滕迪克关于数学中思辨的想法见THIS LINK

以下是格罗滕迪克在这段通信中的另外两段引文(1983年):-

你提出的“这样的表述如何能导致计算”这个问题一点也不困扰我!在我作为数学家的整个生涯中,做出明确、优雅的计算的可能性总是自然而然地出现,作为对所发生之事彻底概念理解的副产品。因此,我从不费心考虑所得结果是否适合这个或那个,而只是试图去理解——结果总是表明,理解才是最重要的。

[通常解决问题的途径是]将新概念从黑暗中带出来。

参考文献

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