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数学家传记

卡齐米日·库拉托夫斯基Kazimierz Kuratowski

出生
1896年2月2日 俄罗斯帝国华沙(今波兰)
逝世
1980年6月18日 波兰华沙

卡齐米日·库拉托夫斯基在拓扑学和集合论领域工作。他最著名的是给出了一个图可平面的充分必要条件的定理。

完整传记

卡齐米日·库拉托夫斯基的父亲Marek Kuratowski是华沙的一位著名律师。要了解库拉托夫斯基的求学岁月是什么样的,有必要稍微看一下他出生前后波兰的历史。首先要注意的是,当时波兰实际上并不正式存在。

波兰在1772年被瓜分,南部被称为加利西亚,处于奥地利控制之下。俄罗斯控制了该国其余的大部分地区,在库拉托夫斯基出生前的那些年里,俄罗斯采取了强有力的举措,使所谓的“维斯瓦河地区”受俄罗斯文化支配。在1869年至1874年间实施的一项政策中,所有中学教育都用俄语进行。华沙大学于1869年变成俄罗斯大学之后,华沙才有一所用俄语的大学。然而从1906年起,地下华沙大学建立起来,为那些准备冒着风险在这所非法机构中教与学的人提供波兰语的大学教育。加利西亚虽然处于奥地利控制之下,却保留了波兰文化,并且常常是来自“维斯瓦河地区”的波兰人求学的地方。

库拉托夫斯基九岁时,俄语教育的政策有所放宽,但尽管允许开办波兰语学校,学生仍不能从这样的中学升入大学,除非作为校外考生参加俄语考试。因此,当时“维斯瓦河地区”的大多数波兰人都出国接受大学教育。有些人去了加利西亚,那里虽然处于奥地利控制之下,波兰教育仍然繁荣。然而,库拉托夫斯基在离开中学时决定要成为一名工程师。苏格兰的格拉斯哥大学有一所历史悠久的工程学院,工程学讲席设立于1840年。在库拉托夫斯基看来,它理所当然地是一个学习工程的绝佳之地。

库拉托夫斯基决定去格拉斯哥学习,1913年10月他作为学生在那里注册入学。有趣的是,Sneddon在[15]中讲述道:-

他一定担心自己的名字会给同学带来困难,因为在普通数学班的注册簿上,他的名字写作Casimir Kuratov。

第一学年结束时,库拉托夫斯基获得了数学班级奖。随后他在夏季于技术学院学习化学,并回波兰度假,之后开始第二年的学习。然而,1914年8月回到波兰时正值第一次世界大战爆发,库拉托夫斯基已无法返回苏格兰。尽管他的学业被打断,但对数学而言有一个好处:库拉托夫斯基再也不能学习工程学,而数学将因此获益巨大。

1915年8月,占领波兰多年的俄军撤离华沙。德国和奥匈帝国控制了该国大部分地区,并在华沙设立了一位德国总督。俄军撤离后的首批举措之一就是重建华沙大学,该校于1915年11月作为一所波兰大学开始运作。库拉托夫斯基是大学重新开放后首批学习数学的学生之一。战前他在华沙参加了齐格蒙特·扬尼舍夫斯基斯特凡·马祖尔凯维奇举办的讨论班。他在[2]中写道:-

早在1917年,[齐格蒙特·扬尼舍夫斯基斯特凡·马祖尔凯维奇]就在举办一个拓扑学讨论班,这大概是那个新兴而蓬勃发展的领域中的第一个。该讨论班的聚会,在很大程度上伴随着齐格蒙特·扬尼舍夫斯基斯特凡·马祖尔凯维奇之间有时相当激烈的争论,对参与者来说是一场真正的智力盛宴。

华沙大学还有两位教员也将对库拉托夫斯基产生重大影响。一位是扬·武卡谢维奇,一位研究数理逻辑的哲学教授。第二位是1918年到来的瓦茨瓦夫·谢尔宾斯基。事实上,库拉托夫斯基写的第一篇论文是On the definitions in mathematics,写于1917年,这是他参加扬·武卡谢维奇讨论班时讨论的结果。1919年毕业后,库拉托夫斯基在齐格蒙特·扬尼舍夫斯基斯特凡·马祖尔凯维奇的指导下攻读博士学位。

1921年,库拉托夫斯基获得了博士学位,但遗憾的是,他的一位导师齐格蒙特·扬尼舍夫斯基已于1920年去世。齐格蒙特·扬尼舍夫斯基是创办新期刊Fundamenta Mathematicae的带头人,该刊第一卷于1920年出版,其中包含一篇由齐格蒙特·扬尼舍夫斯基和库拉托夫斯基合著的论文Sur les continus indécomposable(论不可分解连续统)。

库拉托夫斯基于1927年被任命为Lwów技术大学的教授。在[4]斯坦尼斯瓦夫·乌拉姆中,这位在库拉托夫斯基开始在Lwów讲学那年才开始大学本科生涯的人写道:-

可以说,他是一位新教授,而我是一名新生。从第一堂课起,我就被他阐述的清晰、逻辑性和精炼以及他所呈现的材料所吸引。……很快我就能回答集合论课程中一些较难的问题,并开始提出其他问题。从一开始,我就感激库拉托夫斯基的耐心和慷慨,愿意花这么多时间与一个新手相处。

Lwów的数学家们在城市的咖啡馆里进行了大量的数学研究。苏格兰咖啡馆最受数学家们普遍欢迎,但库拉托夫斯基却不是,他与胡戈·施泰因豪斯一起(根据斯坦尼斯瓦夫·乌拉姆 [4]):-

……他通常光顾一家更雅致的茶馆,那里号称拥有波兰最好的糕点。

这家咖啡馆是位于Akademicka街22号的Ludwik Zalewski糖果店。然而,正是在苏格兰咖啡馆里,著名的Scottish Book诞生了,它由在那里工作的数学家们提出的未解决问题组成。库拉托夫斯基(和胡戈·施泰因豪斯)有时会加入同事们在苏格兰咖啡馆的行列,但在数学家们开始将问题记录在《苏格兰书》之前,他已经离开了Lwów。

你可以在THIS LINK看到苏格兰咖啡馆的照片。

然而,在Lwów,库拉托夫斯基与斯特凡·巴拿赫合作,他们解决了一些关于测度论的基本问题。斯坦尼斯瓦夫·乌拉姆,后来成为斯特凡·巴拿赫的研究学生,也与他们合作。正如Arboleda在[1]中所写:-

这是科学合作与理解的一个绝佳范例,也体现了在鼎盛时期组织和鼓励创造性活动的能力。

库拉托夫斯基在利沃夫期间仍与华沙保持联系,每年夏天都会回到首都郊外的家中。1934年,他离开利沃夫,成为华沙大学的数学教授。此后他的职业生涯都在华沙大学度过,尽管他参与的数学活动使他走遍世界各地。正是在这时,库拉托夫斯基开始将精力投入到波兰数学事业中,而不是将所有努力都倾注于自己的研究。然而,他在研究上仍然极为活跃,1936年在普林斯顿度过一个月期间,他与冯·诺伊曼合写了一篇论文。在美国期间,他还接触了罗伯特·李·穆尔的拓扑学小组,结识了此后多年保持联系的数学家们。

齐格蒙特·扬尼舍夫斯基在第一次世界大战结束时撰写的报告中,曾主张波兰数学应集中发展其优势领域。1936年,波兰学术院成立了一个委员会,探讨波兰科学的未来发展方向。库拉托夫斯基成为数学委员会秘书,并于1937年提交了报告。他建议,集中发展优势领域的时代已经过去——这是齐格蒙特·扬尼舍夫斯基提出的——应当在整个数学谱系上全面发展。尤其需要:-

……将应用数学提升到这样的水平,使其能够完成其他科学分支所要求的任务,以及与本国问题相关的任务。

报告建议设立两个研究所,一个从事纯数学,一个从事应用数学,若非政治局势所限,这些建议或许已经实施。1939年德国入侵波兰后,那里的生活变得极其艰难。入侵者有一项策略,旨在终结波兰的知识生活,为此他们将许多学者送往集中营,并杀害了其他人。然而,波兰人有过在这种攻击下生存的经验,他们采用了与俄国统治时期相同的策略,在华沙组织了一所地下大学。库拉托夫斯基冒着生命危险,在整个战争期间在这所非法教育机构中授课。他在[2]中写道:-

我们几乎所有的数学教授都在这些秘密大学授课,当时不少学生如今已成为教授或讲师(Docent)。由于这一地下组织,尽管条件极其艰难,科学工作和教学仍在继续,当然规模要小得多。秘密教育的重要性之一在于维持抵抗精神,以及对未来的乐观和信心,这在占领条件下是如此必要。当时科学家的生活条件确实悲惨。最令人痛苦的是人员的损失。

在两次世界大战之间,波兰在数学教学和研究方面取得了显著飞跃。第二次世界大战结束时,整个教育体系被摧毁,不得不完全重建。正是库拉托夫斯基承担了重建过程中的领导者角色,并通过战后紧接着他担任了八年主席的波兰数学会,着手主张实施他1937年报告中的建议。

这两个研究所——一个纯数学研究所和一个应用数学研究所——被合并为一个单一数学研究所的计划,并于1948年获得批准。库拉托夫斯基于1949年被任命为波兰科学院数学研究所所长。尽管被任命时已53岁,库拉托夫斯基担任这一所长职位达19年。他在波兰科学界还担任其他重要职位。例如,他曾担任波兰科学院的副主席。

库拉托夫斯基在数学出版,特别是波兰数学出版方面也发挥了重要作用。他从1928年起担任Fundamenta Mathematicae编委会成员,1952年接替瓦茨瓦夫·谢尔宾斯基担任主编,并在此后余生一直担任这一职务。他还是重要的Mathematical Monographs丛书的创始人之一和编辑。他为该丛书贡献了第三卷,即他关于拓扑学的专著,我们将在下面再次提到。

作为波兰数学的大使,库拉托夫斯基通过许多国外访问和讲学之旅做出了卓越贡献。他曾在伦敦(1946年)、日内瓦(1948年)、1948-49年期间在美国多所大学、布拉格、柏林、布达佩斯、阿姆斯特丹、罗马、北京(1955年)、广州(1955年)、上海(1955年)、阿格拉(1956年)、勒克瑙(1956年)和孟买(1956年)讲学。所有这一切都发生在旅行受限的斯大林时代,而在旅行变得更容易之后,库拉托夫斯基确实充分利用了机会,多次访问西欧、英国、美国和加拿大。

库拉托夫斯基的主要工作是在拓扑学和集合论领域。他使用极限点的概念给出闭包公理来定义拓扑空间。1922年[1]:-

……他使用布尔代数来独立于点的概念刻画抽象空间的拓扑。后续研究表明,与费利克斯·豪斯多夫用邻域定义拓扑空间一起,闭包算子比基于莫里斯·弗雷歇的收敛(1906)和里斯的聚点(1907)的公理理论产生了更丰富的成果。

库拉托夫斯基的其他主要贡献是在紧性和度量空间方面。他是上文提到的Topologie的作者,这是华沙学派在point set topology方面的最高成就。这部著作的第一卷是几十年来度量空间的主要来源。

他1930年关于非平面图的工作在图论中具有根本重要性,他证明了图GG可平面的一个充分必要条件是它不包含与K5K_{5}K3,3K_{3,3}同胚的子图。

他在集合论方面的工作将函数视为有序对的集合,这使得戈特洛布·弗雷格查尔斯·桑德斯·皮尔士恩斯特·施勒德所提出的函数概念成为多余。他还研究了连续统的拓扑学、连通性理论、维数理论,并回答了测度论的问题。

库拉托夫斯基获得了奖项和当选为科学院院士的荣誉。USSR Academy of SciencesHungarian AcademyAustrian Academy of Sciences、德意志民主共和国科学院、阿根廷科学院、Accademia dei Lincei、巴勒莫艺术与文学科学院以及爱丁堡皇家学会都选举他为成员。他获得了许多大学的荣誉学位,包括格拉斯哥大学、索邦大学、布拉格大学和弗罗茨瓦夫大学。

斯坦尼斯瓦夫·乌拉姆在他为[2]所写的序言中,用以下的话总结了库拉托夫斯基的贡献:-

库拉托夫斯基不仅作为数学研究中的伟大人物而杰出,而且在于他组织和指导数学研究与教育学派的能力,这在原创科学家中是如此罕见。

参考文献

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