数学史 · 中文镜像

数学家传记

图利奥·列维-齐维塔Tullio Levi-Civita

出生
1873年3月29日 意大利威尼托帕多瓦
逝世
1941年12月29日 意大利罗马

图利奥·列维-齐维塔是一位意大利数学家,以其在绝对微分学和张量理论方面的工作最为著名。他晚年因意大利法西斯主义的兴起而遇到问题。

完整传记

图利奥·列维-齐维塔的父亲是Giacomo Levi-Civita,是一名律师。事实上,Giacomo后来于1908年被任命为意大利参议员。列维-齐维塔出生于一个犹太家庭,在帕多瓦上中学,在那里显露出杰出的才能。随后,他于1890年进入帕多瓦大学数学系攻读学位。他的两位老师是朱塞佩·韦罗内塞格雷戈里奥·里奇-库尔巴斯托罗,列维-齐维塔后来与后者合作。他写了一篇由格雷戈里奥·里奇-库尔巴斯托罗指导的关于绝对不变量的学位论文,但这也标志着他开始使用tensor calculus[30]:-

通过将格雷戈里奥·里奇-库尔巴斯托罗的算法与索菲斯·李变换群理论的一些结果结合起来,列维-齐维塔将绝对不变量理论推广到了比格雷戈里奥·里奇-库尔巴斯托罗所考虑的更为一般的情形。

他于1892年毕业,其学位论文在作了一些小修改后于次年发表。他于1894年获得教师资格证书,次年被任命到帕维亚理学院附属的师范学院。

列维-齐维塔于1898年被任命为帕多瓦大学理性力学讲席,他担任此职达20年。然而在这二十年中,曾多次有人试图让他迁往罗马。特别是在1909年,Castelnuovo竭力劝他迁往罗马,但列维-齐维塔乐于留在帕多瓦。列维-齐维塔是一位和平主义者,抱有坚定的社会主义思想,很可能他觉得当时帕多瓦比罗马更适合他的个性。当然,他是一位杰出的数学家,享有令人瞩目的国际声誉,因此罗马大学试图吸引他是很自然的。在帕多瓦任教期间,Libera Trevisani是他的学生之一,他们于1914年结婚。

第一次世界大战结束后,罗马大学大力加强教学与研究,许多顶尖科学家被吸引到那里。列维-齐维塔的视野一向非常国际化,而罗马能够吸引来自国外的顶尖学生,这必定是他此时想要迁往那里的原因之一。1918年,他被任命为罗马大学高等分析讲席,两年后又被任命为那里的力学讲席。

第一次世界大战后的几年对希望与所有国家的科学家在平等基础上合作的科学家来说是艰难的。美国总统伍德罗·威尔逊于1917年1月8日提出了结束第一次世界大战的十四点原则。这些原则并未得到协约国的同意。1918年10月4日,德国政府接触威尔逊,希望开始和平谈判,威尔逊向他们提出了十四点原则。经过近三周的谈判,在其他协约国未参与的情况下,德国于10月23日接受了十四点原则。英国和法国当然对十四点原则中的一些内容感到不满,随后是一段艰难的时期。在这一切之中,威尔逊向英国和法国提出了另一个想法,即应建立一个架构来重建科学领域的国际合作。他的提议是成立一个国际研究理事会,该理事会将围绕各个科学学科的国际联合会来组织。这些国际联合会将通过十一个协约国国家的国家委员会运作,每个国家委员会由其国家科学院和国家研究理事会支持。国际联合会有权邀请中立国加入,但不得邀请协约国曾与之交战的国家。威尔逊的提议被接受,1919年国际研究理事会成立。根据国际研究理事会的规定,德国、奥地利、匈牙利和保加利亚不能成为成员。列维-齐维塔反对这样的想法,正如他在1920年写给阿诺·索末菲的一封信中所明确表示的:-

我一直是一个坚定的国际主义者,不仅在科学方面……我们在一个关键点上意见一致——我对此感到高兴——即来自不同国家的科学家之间的科学关系和个人关系不应受到国家或政府分歧的偶然事件或记忆的干扰。

西奥多·冯·卡门于1922年接触列维-齐维塔,建议就流体动力学举行一次科学会议时,他知道如果德国和意大利科学家都参与,这样的会议不能是正式的大会,因此他提议举行一次非正式会议。列维-齐维塔热情支持,但当会议于当年9月在因斯布鲁克举行时,来自协约国的唯一参与科学家是列维-齐维塔及其研究小组成员。然而,这标志着国际应用力学大会的开始,因斯布鲁克会议决定涵盖应用力学的所有领域,第一次完整的大会于1924年在代尔夫特举行。列维-齐维塔的作用在Battimelli的[10]中有详细描述。他写道:-

列维-齐维塔是第一次世界大战后几年中创建国际应用力学大会的主要人物之一,并且直到生命的尽头一直是大会委员会的活跃成员。……列维-齐维塔对大会的生命做出了[重大]贡献,从1922年因斯布鲁克会议的早期到三十年代后期,[其中]他在这个新生机构所创建的国际网络中发挥了作用……

给列维-齐维塔带来问题的不仅是国际局势,还有极权主义和反犹太主义对科学和大学生活的影响。他发现意大利国内随着法西斯主义的兴起,局势日益艰难。1931年,所有意大利教授都被要求签署效忠法西斯主义的誓言。维多·沃尔泰拉拒绝宣誓并被解职。尽管他深深反对这样的想法,列维-齐维塔觉得为了家庭和他在罗马的研究学派,尽管有强烈的道德异议,他还是不得不签署。他于1933年在美国讲学,1935年在莫斯科和基辅讲学。1936年他回到美国,在哈佛、普林斯顿和莱斯研究所讲学。在休斯顿期间,他接受了一次采访,该采访被视为对意大利的批评,意大利领事要求澄清。他被召回意大利,但由于他的国际领先地位,意大利政府觉得不应反应过于强烈。1936年晚些时候,国际数学大会在奥斯陆举行,但列维-齐维塔和所有其他意大利数学家被他们的政府禁止参加。尽管如此,列维-齐维塔被任命为颁发菲尔兹奖的委员会成员。

1938年9月5日,种族法获得通过,将所有有犹太背景的人排除在大学、学校、科学院和其他机构之外。列维-齐维塔被解除教授职务,被迫离开Zentralblatt für Mathematik的编辑委员会,并被阻止参加在美国举行的第五届国际应用力学大会。他于1939年5月写信给一位以前的学生(例如见[30]):-

我过着退休生活,不外出;不过,如果我的个人条件允许,夏天除外。你可能知道,犹太人已被完全逐出意大利的文化生活;特别是,我不会参加“Volta Congress”,也不会在九月去罗马。

[30]的作者写道:-

在他生命的最后几年,尽管精神和身体上都处于抑郁状态,列维-齐维塔仍然忠于科学国际主义的理想,并帮助了反犹太主义的受害同事和学生;多亏了他,他们中的许多人在南美或美国找到了职位。

列维-齐维塔对纯数学有很强的掌握,尤其具有极强的几何直觉,他将其应用于应用数学的各种问题。他在1895年的一篇论文改进了波恩哈德·黎曼关于给定区间内primes数量的围道积分公式。然而,他最著名的是他在绝对微分计算及其在相对论中的应用方面的工作。1886年,他发表了一篇著名论文,在埃尔温·布鲁诺·克里斯托费尔工作的基础上发展了张量计算,包括协变微分。1900年,他与格雷戈里奥·里奇-库尔巴斯托罗联合发表了Méthodes de calcul differential absolu et leures applications中的张量理论(绝对微分计算方法及其应用),其形式被阿尔伯特·爱因斯坦在15年后使用。这篇论文是菲利克斯·克莱因在1899年在帕多瓦遇到列维-齐维塔时要求的,并按照菲利克斯·克莱因的意愿,发表在Mathematische Annalen上。

赫尔曼·外尔将采纳列维-齐维塔的思想,并将其发展为引力和电磁力的统一理论。列维-齐维塔的工作在相对论中极为重要,他发表了一系列论文,优雅地处理了静态引力场问题。这个主题在列维-齐维塔和阿尔伯特·爱因斯坦之间的通信中进行了讨论。论文[15]探讨了:-

...阿尔伯特·爱因斯坦和列维-齐维塔在1915-1917年通信中讨论的主要数学和物理问题:引力场方程的变分表述及其协变性质,以及引力能量的定义和引力波的存在。

分析动力学是列维-齐维塔研究的另一个主题,他的许多论文考察了三体问题的特殊情形。他于1903年开始发表关于该主题的论文,1906年又发表了一篇重要论文,加强了他先前的结果。1920年,他出版了关于Acta Mathematica中三体问题的纲要。然后在他职业生涯接近尾声时,他对nn体问题产生了兴趣。1950年(他去世九年后),列维-齐维塔的一本题为Le problème des n corps en relativité générale (广义相对论中的n体问题)的书出版了。H P Robertson在一篇评论中写道:-

这本关于广义相对论中nn体问题的优秀专著大约在十年前就已准备好,但它的问世对于曾为这一问题某一或另一侧面而苦恼的人来说,仍然同样及时。它的主要成就有两项:推导出nn个质点的运动方程,摆脱了困扰大多数标准处理的微妙错误;以及仔细讨论了在爱因斯坦近似下,所涉及物体的有限大小和内部构造可能作出的贡献。

他还撰写了关于常微分方程和偏微分方程方程组的理论的著作。在[18]中,作者们认为列维-齐维塔对常微分方程的稳定性理论和定性分析感兴趣有三个原因:他对几何和几何模型的兴趣;他对经典力学和天体力学,特别是三体问题的兴趣;以及他对分析力学领域中运动稳定性的兴趣。他对奥古斯丁·路易·柯西柯瓦列夫斯卡娅的理论有所贡献,并在1931年写成的一本优秀著作中记述了这项工作。

列维-齐维塔对流体力学的兴趣始于他职业生涯早期,其论文Note on the resistance of fluids于1901年发表。他后来研究运河中的波,他对无旋波存在的证明是对一个长期未决问题的重要贡献。在[33]中,列维-齐维塔与其学生L S Da Rios关于三维涡丝动力学的工作得到了详细讨论。Ricca写道:-

他们的成果包括:针对细涡丝诱导速度的局部诱导近似的构想,本征运动方程的推导,应用于涡管的渐近势论,螺旋涡和环生成涡构型形式的定常解的推导,以及圆形涡丝的稳定性分析。鉴于非线性流体力学中的现代发展,他们的工作以其现代性和结果的深度而引人注目。……列维-齐维塔关于细长管渐近势的工作处于势论和容量论数学表述的核心。

1933年,列维-齐维塔对保罗·狄拉克quantum theory方程作出了贡献。

Royal Society于1922年向列维-齐维塔授予了詹姆斯·约瑟夫·西尔维斯特奖章,而1930年他当选为外籍成员。他还是伦敦数学会Royal Society of Edinburgh爱丁堡数学会的名誉成员。他参加了1930年在圣安德鲁斯举行的爱丁堡数学会学术讨论会。

他被免职后,这一打击很快影响了他的健康,他出现了严重的心脏问题。他死于中风。Nastasi 和 Tazzioli 写道[30]:-

四十年来,他是意大利最杰出的教授之一,吸引了来自各国的学生,他以耐心和高尚鼓励他们。善良和谦逊是他灵魂的表现。许多人受益于他的善良,并对他非凡的个性留下了不可磨灭的记忆。

参考文献

正文里的方括号编号指向这里,悬停即可直接看到条目。书目保留原文——译了书名反而查不到文献。

延伸资源

原站列出的延伸阅读与外部数据库,照原样保留,目标多为英文页面。

相关专题

原站的交叉引用。指向本站已镜像专题的留在站内,其余仍指回原站。