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数学家传记

阿道夫·赫维兹Adolf Hurwitz

出生
1859年3月26日 德国下萨克森州希尔德斯海姆
逝世
1919年11月18日 瑞士苏黎世

阿道夫·赫维兹研究了波恩哈德·黎曼曲面的亏格,并致力于研究如何从模方程推导出类数关系。

完整传记

阿道夫·赫维兹出生于一个犹太家庭。他的父亲Salomon Hurwitz从事制造业,但并非特别富裕。萨洛蒙有三个儿子,马克斯、尤利乌斯和赫维兹,但他们的女儿珍妮在一岁时夭折。令人悲伤的是,赫维兹的母亲埃莉斯·韦特海默在他只有三岁时就去世了。Salomon Hurwitz为儿子们提供了良好的教育,鼓励他们参与音乐、体操、犹太传统和吸烟,“因为他几乎无法想象一位体面的绅士没有雪茄,甚至更好的烟斗”[6]。三兄弟都对数学有特别的才能。

1868年,赫维兹进入位于希尔德斯海姆的Realgymnasium安德烈亚努姆中学。他在那里由赫曼·舒伯特[2]教授数学:-

Schubert每个星期日都抽出部分时间与身为学生的赫维兹一起研究几何,而后者最早的论文之一——写于他仍在安德烈亚努姆中学期间——是一篇合著论文。也正是赫曼·舒伯特说服了赫维兹的父亲允许他上大学,并带着热情的推荐信把他送到慕尼黑的菲利克斯·克莱因那里。

我们注意到,赫维兹的第一篇论文是与赫曼·舒伯特合写的,内容是关于米歇尔·沙勒定理的。Salomon Hurwitz无力送儿子上大学,但他的朋友Edwards先生同意提供经济帮助,从而使赫维兹的大学之路成为可能。他于1877年进入慕尼黑大学,当时还不满十八岁,在那里花了一年时间听菲利克斯·克莱因的讲座。尽管他深受菲利克斯·克莱因的影响,并已开始与其一起从事高级工作,但他在1877-78学年还是前往柏林大学继续学业,在那里听了恩斯特·爱德华·库默尔卡尔·魏尔斯特拉斯利奥波德·克罗内克的课。特别是他听了卡尔·魏尔斯特拉斯Introduction to the theory of analytic functions的一学期课程,赫维兹当时所做的笔记被整理成书[2]出版。这些讲座包含了卡尔·魏尔斯特拉斯版本的分析算术化,包括他对实数、分析的ε-δ方法以及基于幂级数的复函数理论的“构造”。

在柏林期间,赫维兹继续与菲利克斯·克莱因保持联系,并协助他撰写一篇关于椭圆模函数的论文。在柏林大学度过三个学期后,赫维兹于1879年回到慕尼黑大学继续与菲利克斯·克莱因合作,因此当菲利克斯·克莱因于1880年10月转到莱比锡大学时,赫维兹随他而去。他的博士学位由菲利克斯·克莱因指导,并于1881年凭借关于椭圆模函数的学位论文Grundlagen einer independenten Theorie der elliptischen Modulfunktionen und Theorie der Multiplikatorgleichungen erster Stufe(独立椭圆模函数理论的基本原理及一阶乘子方程理论)获得学位。

赫维兹成为莱比锡大学的Privatdozent本是自然而然的事,因为他是那里数学教授菲利克斯·克莱因的学生。然而有一个困难——赫维兹的希腊语知识不足以满足院系要求!幸运的是哥廷根没有这样的要求,赫维兹于1882年在那里提交了教授资格论文(Habilitation)论文后成为哥廷根大学的编外讲师。赫维兹在1881-82年期间并不在慕尼黑,而是回到了柏林,在那里听了卡尔·魏尔斯特拉斯利奥波德·克罗内克的进一步讲座课程。

1884年,赫维兹接受了费迪南德·冯·林德曼的邀请,成为柯尼斯堡的编外教授,并在那里待了八年。在这里,他教过大卫·希尔伯特赫尔曼·闵可夫斯基,并与大卫·希尔伯特结成了终生的朋友。即使赫尔曼·闵可夫斯基离开柯尼斯堡大学前往波恩后,他仍然每个假期都回到柯尼斯堡,加入赫维兹和大卫·希尔伯特几乎每天的散步[4]:-

在赫维兹居住柯尼斯堡的整个八年期间,这些散步持续不断,几乎探索了当时已知数学世界的每一个角落。

赫维兹遇到了Ida Samuel,她是医学院一位教授的女儿,他们结了婚。这对夫妇有三个孩子:Lisbeth(生于1894年)、
Eva(生于1896年)和Otto(生于1898年)。Eva于1915年开始在苏黎世的ETH学习数学,但几年后她退学了,转向“极端革命”政治,令她的父母非常沮丧。Lisbeth从事社会福利工作者的职业,Otto学习化学。

1892年,费迪南德·格奥尔格·弗罗贝尼乌斯 离开他在苏黎世联邦理工学院的讲席,返回柏林,而 赫维兹 被任命填补苏黎世空缺的讲席。赫维兹 余生都留在苏黎世,不幸的是他一直饱受健康问题困扰。他的健康问题始于他在慕尼黑求学时染上的伤寒。当时这种疾病在该市广泛传播。事实上,他两次感染伤寒,此后便严重遭受偏头痛的折磨。

尽管正如我们已指出的,赫维兹 余生都留在苏黎世,但这并不是因为德国没有向他提供讲席。赫尔曼·阿曼杜斯·施瓦茨 当时是哥廷根大学的教授,于1892年接受柏林大学的教授职位,接替了 卡尔·魏尔斯特拉斯。哥廷根大学在 赫维兹 接受苏黎世讲席仅几周后便联系他,向他提供空缺的讲席,但他拒绝了这一邀请。对 赫维兹 来说,这一定是一个极其艰难的决定,因为在当时,对于任何德国人来说,像哥廷根这样的德国顶尖大学的讲席都比瑞士的讲席有声望得多。然而,赫维兹 是一个极其忠诚的人,既然他已经承诺接受苏黎世的职位,就不会背弃自己的诺言。

赫维兹的许多数学工作可以看作深受菲利克斯·克莱因的影响(也受波恩哈德·黎曼的影响,其思想通过菲利克斯·克莱因传给了赫维兹)。事实上,赫维兹和菲利克斯·克莱因互补得极好,原因正如威廉·亨利·扬在[4]中所指出的:-

菲利克斯·克莱因的力量……有时被认为更多地在于他思想的丰富性和[天才],而不是在于发展这些思想的能力。

那么这就是赫维兹的长处——发展菲利克斯·克莱因的思想[1]:-

菲利克斯·克莱因关于模函数的新观点,将基本域等几何方面与同余子群等群论工具以及波恩哈德·黎曼曲面的亏格等拓扑概念结合起来,被赫维兹充分利用。

赫维兹研究了波恩哈德·黎曼曲面的亏格。他致力于如何从模方程推导类数关系。他研究了亏格大于1的代数波恩哈德·黎曼曲面的自守群,证明它们是有限的。他还研究了SO(n,R)SO(n, \mathbb{R})SL(n,R)SL(n, \mathbb{R})的不变积分,Slodowy在[12]中描述了这项工作,连同伊赛·舒尔关于正交关系的工作以及正交群的特征标公式,如何导致了赫尔曼·外尔关于半单李群表示论的论文。

赫维兹研究的进一步课题包括复变函数论、弗里德里希·威廉·贝塞尔函数的根以及差分方程。他还写了几篇关于Fourier series的论文。在他去苏黎世后不久,他的同事Aurel Stodola向他提出了一个问题,关于一个具有实系数的nn次多项式何时

f(x)=a0xn+a1xn1+...+anf (x) = a_{0}x^{n} + a_{1}x^{n-1} + ... + a_{n}

具有正首项系数a0>0a_{0} > 0的方程只有负实部的根。赫维兹完全解决了这个问题,表明该条件成立当且仅当某个行列式序列全部为正。他于1895年在论文Über die Bedingungen, unter welchen eine Gleichung nur Wurzeln mit negativen reellen Theilen besitzt (《方程只有负实部根的条件》)中发表了这一结果,该文于1895年发表在Mathematische Annalen上。这篇极具影响力的论文在100年后,即1995年,被重新收录于赫维兹稳定理论研讨会在阿斯科纳举行的会议录中。优秀的综述[7]出现在同一研讨会的会议录中,而在论文[5]中,详细描述了著名的稳定性判据的赫维兹版本的起源。

赫维兹 在 代数数论 中做出了杰出的工作。例如,他于1896年发表了一篇关于整数 四元数 的因子分解理论的论文,并将其应用于将一个整数表示为四个平方和的问题。赫维兹 思想的完整证明出现在他去世那年出版的一本小册子中。这涉及研究整数四元数环,其中有24个单位。他证明单边理想是主理想,并引入了素四元数和准素四元数。

Lindström的论文[10]展示了赫维兹工作的另一个方面。以下是Lindström摘要的一部分:-

1893年,瑞典精算师兼数学史家Gustaf Eneström在一篇关于养老保险的论文(以瑞典文发表)中发表了一个关于某些实系数多项式复根的定理。这个结果现在常被称为Eneström-Kakeya定理,因为S Kakeya在1912—1913年发表了类似的结果。但Kakeya的定理含有一个错误,该错误由A 赫维兹于1913年更正。赫维兹将Kakeya(已更正)的结果告知了埃德蒙·朗道埃德蒙·朗道在证明一个关于无穷幂级数的定理时需要这个结果。……我们提及Eneström定理的一个推广,并给出它在赫维兹一个类似结果上的应用。

第一次国际数学家大会于1897年在苏黎世举行。[6] 赫维兹在1896年7月的初次会议上加入了组织委员会,并成为大会的主要组织者之一。他担任接待委员会主席,该委员会负责与娱乐委员会一起组织大会的社交部分,并负责提供所有大会出版物(邀请函、日程、规章、决议、海报、徽章等)的德文和法文版本。

在四个小组委员会中,接待委员会的工作量似乎最大,赫维兹建议成立一个出版委员会,以减轻他所在委员会的一些职责。最终,组织委员会采纳了Rudio的建议,扩大现有的接待委员会。与Geiser赫尔曼·闵可夫斯基一起,赫维兹负责(根据Rudio的建议)挑选全会演讲人。他还请菲利克斯·克莱因为筹备工作出力。此外,赫维兹编写了与会者名单,分发给每位大会参加者。他还审看了汽船游览期间的音乐娱乐节目。

8月8日,赫维兹花了一整天“在火车站迎接陆续抵达的数学家,发放大会证件,并按要求为抵达者安排住宿”。晚上,在⟦L1⟧的欢迎会上,他致欢迎辞,强调不同国家数学家之间个人关系的重要性。

在大会本身,他主持了第二分会:函数论与分析。更重要的是,他是四位全会演讲人之一,也是其中唯一代表瑞士的人。他在8月9日第一次全体会议上作了题为Entwicklung der allgemeinen Theorie der analytischen Funktionen in neuerer Zeit (近代解析函数一般理论的发展)的报告,大卫·希尔伯特称其“因清晰简洁的风格以及对这个如此广泛主题的成功选择而堪称典范”。

偏头痛并不是赫维兹健康问题的全部,他的健康状况变得越来越严重。他的肾脏发生病变,并于1905年摘除了一只。只剩下一只肾脏,而且这一只功能也不正常,他的生活质量非常差。Young[2]写道:-

……他的一生[是]一场与消耗性疾病的漫长斗争。这场斗争竟能相对成功地持续这么多年,几乎令人难以置信,只能归因于[他的]妻子始终如一的照料与奉献。

在[1]中记载了大卫·希尔伯特对赫维兹其人的评论:-

大卫·希尔伯特将他描绘为一个和谐的精神;一位睿智的哲学家;一个谦逊、无野心的人;一位音乐爱好者和业余钢琴家;一个友好而不装腔作势的人,他那生动的眼睛透露出他的精神。

参考文献

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