数学史 · 中文镜像

数学家传记

所罗门·莱夫谢茨Solomon Lefschetz

出生
1884年9月3日 俄国莫斯科
逝世
1972年10月5日 美国新泽西州普林斯顿

所罗门·莱夫谢茨是拓扑学代数方面的主要来源。

完整传记

所罗门·莱夫谢茨是一位俄罗斯出生的犹太数学家,他是拓扑学中代数方面的主要来源。他的父亲Alexander Lefschetz和母亲Vera都是土耳其公民,但由于Alexander Lefschetz从事进口商工作,他需要大量旅行。因此,这个家庭决定在法国为自己建立一个基地,以便他们的孩子能够接受教育。莱夫谢茨出生后不久,他的家庭就在巴黎安了家。

莱夫谢茨从小在法国接受教育,法语是他的第一语言。1902年至1905年,他在巴黎的中央理工学院接受工程师培训,并在那里听了埃米尔·皮卡保尔·阿佩尔的讲座。然而,由于不是法国公民,他会在法国获得学术职位方面遇到很大困难。他完全明白这一点,于是在1905年11月,21岁的莱夫谢茨去了美国。他在Baldwin机车厂工作了几个月,然后从1907年到1910年在匹兹堡的Westinghouse电气公司工作。1907年11月,他在一次实验室事故中不幸失去了双手,当时双手在一台变压器爆炸中被烧掉。他还失去了前臂,并在医院住了一段时间。

可以想象,这次事故除了给他造成身体残疾外,还对莱夫谢茨产生了重大的精神影响。结果是深深的抑郁,但这场悲剧最终将他推向了数学,而数学正是适合他的学科,当然,拓扑学很幸运,因为他找到了对数学的真正热爱。1910年在西屋电气公司向学徒教授数学后,他进入马萨诸塞州伍斯特的克拉克大学攻读数学博士学位,并于1910年至1911年期间担任会士。在克拉克大学攻读研究生期间,莱夫谢茨遇到了数学学生Alice Berg Hayes。他们于1913年7月3日结婚,此前一年,他于1912年6月17日成为美国公民。Alice [1]:-

……帮助他克服了残疾,鼓励他的工作,并缓和他好斗的兴致。他们没有孩子。

莱夫谢茨于1911年获得数学博士学位,其学位论文关于代数几何,题为On the existence of loci with given singularities

同年,即1911年,莱夫谢茨被任命为林肯市内布拉斯加大学的数学讲师,两年后,他被任命到劳伦斯的堪萨斯大学。在那里,他于1916年晋升为助理教授,1919年晋升为副教授,1923年晋升为正教授。在这些年里,尽管处于数学研究主流之外,他仍撰写了一系列关于拓扑学的重要论文。莱夫谢茨在谈到这些年份对他数学发展的重要性时写道:-

我在西部完全与世隔绝的岁月,在我的成长中扮演了阿尔伯特·爱因斯坦希望每位年轻科学家都能承担的‘灯塔看守人工作’的角色,以便他能以自己的方式发展自己的思想。

他这一时期最重要的成果包含在On certain numerical invariants of algebraic varieties with application to abelian varieties中,他于1921年在Transactions of the American Mathematical Society上发表了该文,以及在他1924年的著名专著L'analysis situs et la géométrie algébrique中。莱夫谢茨用他的名言解释道:-

我的命运是将代数拓扑学的鱼叉扎入代数几何这头鲸鱼的身体。

威廉·瓦兰斯·道格拉斯·霍奇写道(见[10]或[11]):-

我们对莱夫谢茨最大的亏欠在于他向我们表明,拓扑学的研究对所有代数几何学家都是必不可少的。

儒勒·昂利·庞加莱曾研究曲面上的曲线,但莱夫谢茨通过建立代数簇的子簇理论,将这些思想推向了更为一般的背景。由于他这一时期的杰出贡献,他于1919年被巴黎的Académie des Sciences授予博尔丹奖,并于1923年因我们上面提到的他1921年的论文而获得美国数学会颁发的马克希莫·博谢纪念奖。

在1923年发表于Proceedings of the U.S. National Academy of SciencesContinuous transformations of 流形中,莱夫谢茨宣布他已经——

……新的、影响深远的方法……

用于研究流形的连续映射,特别是其不动点。他于1923年发表了他的紧致可定向流形不动点定理,并在1926年发表于Transactions of the American Mathematical SocietyIntersections and transformations of complexes and manifolds中更完整地阐述了他著名的不动点定理。在这篇论文中,他承诺的远不止——

……流形上复形相交的深远理论。

他写道:——

在适当的限制下,所导出的公式可以推广到更广泛的流形,但这将留待日后讨论。

1927年,他兑现了自己的承诺,将其不动点定理推广到带边流形,至此勒伊岑·布劳威尔的不动点定理成为一个特例。然而,这篇论文不仅仅是一个推广,因为他在其中使用了矩阵,特别是一个矩阵的迹,极大地简化了他在1926年论文中给出的公式。他在不动点定理方面做了进一步的工作,1927年研究了任意有限复形的情形,1936年研究了任意局部连通空间的情形。

詹姆斯·韦德尔·亚历山大的推荐下,1924年莱夫谢茨前往普林斯顿担任访问教授一年。1925年访问结束时,他获得了普林斯顿的永久职位,担任副教授,他欣然接受。1933年,他成为Henry Fine研究教授,填补了奥斯瓦尔德·维布伦从普林斯顿大学转到高等爱德华·斯图迪研究所时留下的空缺。

Sylvia Nasar写道[17]:-

当他在20世纪20年代第一次来到普林斯顿的时候,他经常说自己是一个“隐形人”。他是教职员工中最早的犹太人之一,嗓门大,粗鲁,而且穿着也很糟糕。人们在走廊里假装没看见他,在教职员工聚会上也远远避开他。但莱夫谢茨在他的一生中克服了远比一群拘谨的Wasp势利眼更为可怕的障碍。

莱夫谢茨致力于一些结果,这些结果将埃米尔·皮卡的函数论定理深刻推广到了多复变数。莱夫谢茨能够比埃米尔·皮卡走得更远,并融入了儒勒·昂利·庞加莱的思想。在这样做的时候,他发展了高维代数簇的代数拓扑理论。“拓扑学”一词来自莱夫谢茨在1930年撰写的一部专著的书名。另一部对该领域发展产生巨大影响的著作是1942年出版的Algebraic topology。在他的工作过程中,他引入了许多今天会被视为代数拓扑基本工具的东西[1]:-

他广泛使用了乘积空间;他发展了相交理论,包括流形的相交环理论;他对各种同调论做出了重要贡献,特别是相对同调、奇异同调和上同调

莱夫谢茨有两只假手,上面总是戴着一只闪亮的黑手套。每天早上第一件事就是让一个研究生把一支粉笔塞进他手里,然后在一天结束时把它取出来。普林斯顿的学生们编了一首关于莱夫谢茨的小调:-

为莱夫谢茨,莱夫谢茨 L.干杯。
他简直桀骜不驯,
一旦他终于长眠地下,
他就会开始质问上帝。

Saunders 桑德斯·麦克兰恩补充道:-

根据我的经验,莱夫谢茨在数学研究方面既固执又热情。

[2]的作者写道:-

他的热情和威严的个性使他能够极大地影响许多晚辈的工作,以至于他们逐渐把他尊为他们事业的奠基人。

莱夫谢茨认为,独立思考和独创性才是数学研究中最重要的。与大多数数学家不同,他并不看重优雅;如果某件事在他看来显然为真,他会认为花力气去给出严格论证来验证它充其量只是浪费时间。当一个学生自豪地向他展示自己想出的一个巧妙论证,以给出莱夫谢茨某个定理的简短证明时,据说他没有称赞这个学生,而是反驳道:-

别拿你那漂亮的证明来找我。我们这儿不搞那种小儿科的东西。

即使关于莱夫谢茨流传的一个笑话中几乎没有多少真实性,即他从未写出过一个正确的证明,也从未陈述过一个错误的定理,但其中仍有一种潜在的真相,反映了他的数学风格。

Sylvia Nasar 对莱夫谢茨给普林斯顿带来的影响作了如下生动的描述[17]:-

莱夫谢茨富有创业精神且精力充沛,是一台动力超强的人类机车,……把普林斯顿数学系从温文尔雅的中庸状态一路拉到了顶峰。他招募数学家时心中只有一个标准:研究。他专横而独特的编辑方针,使《数学年刊》——普林斯顿曾经死气沉沉的月刊——成为世界上最受尊崇的数学期刊。他有时被指责为迎合反犹主义而拒绝录取许多犹太学生(他的理由是,这些人完成学位后没有人会雇用他们),但没有人否认他具有敏锐的瞬间判断力。他劝诫、发号施令、威逼胁迫,但目的是让这个系变得伟大,并把他的学生变成真正的数学家,像他一样强硬。

他从1928年到1958年担任Annals of Mathematics的编辑,把它提升到了世界一流顶级期刊之一的水准。诺曼·斯廷罗德写道:-

对美国的数学家来说,一份一流期刊的重要性在于,它为他们树立了追求的高标准。以这种多少有些间接的方式,莱夫谢茨深刻地影响了美国数学的发展。

莱夫谢茨是美国数学会的坚定支持者,于1935年至1936年担任其主席。

莱夫谢茨 从事面向战争需要的应用数学工作。与此同时,他听说苏联正在开展将现代数学工具应用于应用数学问题的工作。1944 年,这两种影响促使 莱夫谢茨 重新回到他对工程的兴趣,但此时他已经拥有深厚的数学技能,可以将其用于这些问题。他处理与耗散非线性常微分方程相关的问题,但没有采用用线性理论处理非线性微分方程的通常方法。尽管他的工作最初相当具体,但随着 莱夫谢茨 进一步发展它,这些工作多年来变得更加抽象。最终,他发展的思想成为数学一个新分支的基础,即全局分析。

莱夫谢茨 有许多学生在这一领域工作,并且在 1950 年至 1960 年间,一系列重要出版物 Contributions to the theory of nonlinear oscillations 出现在由普林斯顿大学出版社出版的 Annals of Mathematics Studies 上。从 莱夫谢茨 学派的工作中,产生了结构稳定性和通有性这两个重要概念。莱夫谢茨 甚至到八十多岁时仍做出了卓越的工作。在他的最后一本书中,他写到了自己领域之外的近期思想,即 理查德·费曼 积分的拓扑学。

在20世纪20年代和30年代,莱夫谢茨得以尽情享受他对旅行的热爱,多次前往欧洲国家。他尤其喜欢访问法国、意大利和苏联。然而,第二次世界大战的爆发使得欧洲旅行几乎不可能,因此莱夫谢茨不得不寻找新的去处。他选择了墨西哥,于1944年首次访问墨西哥国立自治大学。这是众多访问中的第一次,他最终养成了每年在那里度过夏季的习惯。由于这些访问,他对墨西哥数学的贡献具有重大意义,他帮助在那里建立了一个繁荣的学派。他的贡献得到了认可,于1964年被授予阿兹特克之鹰勋章。

这是授予莱夫谢茨的众多荣誉之一。1956年,他从Accademia dei Lincei获得了安东尼奥·费尔特里内利国际奖。他获得了巴黎、布拉格、墨西哥、克拉克、布朗和普林斯顿等大学的荣誉学位。1964年,他获得了国家科学奖章:-

……因在发展数学和培养数学家方面的不屈不挠的领导,因在代数几何和拓扑学方面的基础性出版物,以及因在非线性控制过程中激发所需的研究。

参考文献

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