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数学家传记

加布里尔·拉梅Gabriel Lamé

出生
1795年7月22日 法国图尔
逝世
1870年5月1日 法国巴黎

加布里尔·拉梅涉猎广泛的不同主题。他在微分几何方面的工作以及对皮埃尔·德·费马最后定理的贡献很重要。他证明了n = 7时的定理。

完整传记

加布里尔·拉梅是巴黎综合理工学院的学生,1813年入学,1817年毕业。在这些本科岁月里,拉梅就已经在撰写研究论文,他于1816-17年在Gergonne's Journal上发表了他的第一篇论文Mémoire sur les intersections des lignes et des surfaces(关于线与面交点的回忆录)。从巴黎综合理工学院毕业后,拉梅在巴黎矿业学院学习工程学,1820年从那里毕业。在矿业学院期间,拉梅发表了他的第二部作品,这次是关于他发明的一种计算晶体面之间夹角的方法。

1820年,拉梅与他的同事埃米尔·克拉佩龙一起前往俄罗斯。我们应当为这一事件提供一些背景,因为从表面上看,这对两位年轻数学家来说似乎是一个相当奇怪的职业选择。亚历山大一世从1801年到1825年是俄罗斯的皇帝。法国大革命及其后法国发生的事件向亚历山大展示了科学知识及其在军事技术和工业发展中的应用的重要性。他明白,俄罗斯要强大就必须效仿。他面向欧洲和欧洲科学家,试图推行政策鼓励他们与俄罗斯科学家合作。他鼓励教师前往俄罗斯教授最新的科学理论,并在俄罗斯与欧洲之间建立科学联系。根据这一政策,俄罗斯政府向法国提出请求,法国回应派遣拉梅和埃米尔·克拉佩龙前往圣彼得堡。

拉梅被任命为圣彼得堡交通工程学院教授和工程师。起初,拉梅的处境相当困难,但后来他的访问证明是富有成效的。他讲授分析、物理、力学、化学和工程主题。在那里12年期间,他在俄语和法语期刊上发表了论文,其中一些是与埃米尔·克拉佩龙共同发表的。例如,他们在Journal des voies de communicationsJournal du genie civilBulletin des sciences mathématiquesReceuil des savants etrangers以及Journal für die reine und angewandte Mathematik奥古斯都·利奥波德·克雷勒的期刊)于1826年开始出版后在该刊上发表了论文。

在[6]中,叙述了拉梅在圣彼得堡期间发生的一段有趣插曲。它涉及拉梅试图传播奥古斯丁·路易·柯西的严格分析新思想。拉梅任教的研究所的一位教授写了一本书,其中包含布鲁克·泰勒定理的一个证明。拉梅撰写了一份手稿,使用奥古斯丁·路易·柯西的论证批评该证明。拉梅在圣彼得堡工作的另一个方面是他参与帮助制定围绕城市修建桥梁和道路的计划。此时,他更加意识到铁路发展的巨大潜力,这在他返回法国后将成为他极为感兴趣的话题。在此之前,他出席了1830年9月15日英国利物浦-曼彻斯特线开通仪式。

詹姆斯·布拉德利 [4] 对 拉梅 在俄罗斯的时期给出了更多细节。她在论文中总结道:-

……波旁复辟时期法国压抑的氛围使得出国工作对于研究和应用新思想显得更具吸引力。Lame 和 埃米尔·克拉佩龙 抓住了已经扎根俄罗斯的成功的法国工程师们向他们提供的机会,这些工程师带去了巴黎综合理工学院早年的精神。像 Betancourt 和 Bazaine 这样的重要工程师帮助他们在充满科学机遇的土地上追求自己的事业,在那里他们的意识形态信念通过与同胞的接触和讨论得到加强。

1832年,拉梅 回到巴黎,起初他加入了与 埃米尔·克拉佩龙 及另外两人共同组建的一家工程公司。仅仅几个月后,仍在1832年,拉梅 接受了巴黎综合理工学院的物理学讲席。然而,他并未将兴趣局限于教学和研究,因为他仍然是一名随时准备在该领域从事咨询工作的工程师。1836年,他被任命为矿业总工程师,还参与了从巴黎到凡尔赛的铁路以及从巴黎到圣 索菲·热尔曼 的铁路的建设,后者于1837年开通。

1843年,当Louis Puissant去世在几何学部门留下空缺时,拉梅当选为Académie des Sciences院士。次年,他离开了巴黎综合理工学院的物理学讲席,接受了索邦大学数学物理和probability的职位。1851年,他被任命为索邦大学数学物理和概率讲席。

他研究过各种各样的不同主题。他所承担的工程任务中的问题常常引导他去研究数学问题。例如,他对拱顶稳定性和悬索桥设计的研究使他致力于弹性理论。事实上,这并非一时的兴趣,因为拉梅对这一主题做出了重大贡献。另一个例子是他对热传导的研究,这引导他建立了一般曲线坐标理论。

曲线坐标在 拉梅 手中被证明是非常强大的工具。他用它们将 拉普拉斯方程 变换为椭球坐标,从而分离变量并求解所得方程。拉梅 职业生涯的标志是以相当合乎逻辑的方式从一个主题转向另一个主题,但他最终常常研究的是与最初问题相去甚远的题目。曲线坐标的情况就是如此,因为他被引导去研究方程

(x/a)n+(y/b)n+(z/c)n=0(x/a)^{n} + (y/b)^{n} + (z/c)^{n} = 0

他将其写成非齐次形式为

(x/a)n+(y/b)n=1(x/a)^{n} + (y/b)^{n} = 1

其中,由a=ba = bxn+yn=anx^{n} + y^{n} = a^{n},因此他被引向费马大定理。尽管他基本上是一位应用数学家,拉梅通过解决n=7n = 7的情形对该问题做出了实质性贡献。事实上,他曾一度相信自己已经解决了整个问题,但他忽略了复数某些子环中唯一因子分解的缺失。

他还在微分几何方面做了重要工作,并且在数论的另一项贡献中,他证明了欧几里得算法中的除法次数从不超过较小数位数的五倍。

正如我们上面所指出的,他研究工程数学和弹性理论,其中有两个弹性常数以他的名字命名。他研究了晶体材料中的扩散。

拉梅被许多人认为是当时法国领先的数学家,特别是卡尔·弗里德里希·高斯,他从不轻易给予赞扬,也持这一看法。相当奇怪的是,他在法国以外比在法国国内更受推崇,因为法国人似乎觉得他对数学家来说太实用,而对工程师来说又太理论化。他自己的看法是曲线坐标是他最重要的贡献,但数学史上有奇怪的转折,在拉梅引入它们之后不久,曲线坐标就因夏尔·埃尔米特菲利克斯·克莱因马克希莫·博谢引入的推广而过时了。

参考文献

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