数学史 · 中文镜像

数学家传记

尼古拉·卢津Nikolai Luzin

出生
1883年12月9日 俄国伊尔库茨克
逝世
1950年2月25日 苏联莫斯科

尼古拉·卢津是一位俄罗斯数学家,对数学基础、测度论和拓扑学做出了重要贡献。他是莫斯科“卢西塔尼亚”研究小组的负责人。

完整传记

尼古拉·卢津出生在伊尔库茨克,他的出生地不是像一些来源错误陈述的那样是托木斯克。卢津的父亲是一个商人,一半俄罗斯人一半布里亚特人。卢津是他父母唯一的儿子,全家在他大约十一岁时搬到托木斯克,以便他能在那里上文理中学

人们可能会以为卢津在文理中学时会表现出特殊的数学才能,但事实远非如此([15]和[16]):-

这是因为……的教学体系建立在机械记忆之上:要求学生背熟定理并一字不差地复现其证明。对卢津来说,这是一种折磨。他在文理中学的数学成绩越来越差,以致他父亲不得不请一位家庭教师……

幸运的是,这位家庭教师是个有才华的年轻人,他很快发现,尽管卢津的数学成绩不佳,他却能解出难题,而且常常使用家庭教师从未见过的新方法。不久,这位家庭教师就让卢津明白,数学不是一门必须记住一长串事实的学科,而是一个创造力和想象力起主要作用的领域。

1901年,卢津离开了文理中学,此时他的父亲卖掉了生意,全家搬到了莫斯科。在那里,卢津进入莫斯科大学物理数学系,打算接受培训成为一名工程师。起初,卢津住在莫斯科的新家,但卢津的父亲开始用卖掉生意所得的钱在证券交易所赌博。由于卢津的父亲输掉了所有积蓄,全家很快陷入困境,不得不离开家。卢津和一个朋友搬进了一位医生遗孀拥有的房间。他的朋友很快卷入革命,被迫躲藏起来。卢津独自留在那个房间里,但他显然与房主相处得很好,因为后来在1908年,他娶了那位遗孀的女儿。

卢津师从尼古莱·布加耶夫,从他那里学习函数论,这极大地影响了他最终研究的方向。然而,他只是一个普通的学生,似乎对数学没有什么天赋。不过,尽管卢津似乎缺乏数学天赋,他的一位老师德米特里·叶戈罗夫发现了他的巨大才能,邀请他到家中,并开始给他出难题。

大学里有一位数学学生帕维尔·弗洛连斯基,他在毕业后经历了一场危机,转向宗教和神学研究。这对卢津产生了重大影响,他是弗洛连斯基的密友,我们将在下面描述。

1905年秋毕业后,卢津似乎不确定是否要献身于数学。事实上,卢津的危机在1905年春天就击中了他,1906年5月1日,卢津从巴黎写信给弗洛连斯基,五个月前德米特里·叶戈罗夫把他送到那里,试图让他度过危机(见[9]):——

你在大学里发现我时,我还只是个孩子,什么都不懂。我不知道这是怎么发生的,但我再也无法满足于解析函数和布鲁克·泰勒级数了……这大约发生在一年前。……看到人们的苦难,看到生活的折磨,从数学会议回家的路上……在那里,一些妇女在寒风中瑟瑟发抖,徒劳地等待着用恐惧换来的晚餐——这是令人无法忍受的景象。看到这些之后,还平静地研究(实际上是享受)科学,是令人无法忍受的。在那之后,我无法只研究数学,我想转到医学院。……我在这里大约五个月了,但最近才开始学习。

卢津不仅因看到妓女而心烦意乱,他还在信中说到1905年革命的“可怕日子”如何影响了他。这一时期有德米特里·叶戈罗夫的信,恳求卢津不要放弃数学。回到俄罗斯后,卢津除了数学,还学习医学和神学。然而在1908年4月,他写到了他在数论中发现的快乐(见[9]):——

这是一个神秘领域,它越来越深地包围着我。

在同一封信中,他说他刚刚结婚,并且:-

……我的妻子也非常感兴趣,并和我一样致力于探索生活的深刻真理。

卢津的危机似乎已被Florensky解决,卢津在1908年7月写信给他说:-

有两次我非常接近自杀——然后我来了……想和你谈谈,两次我都感觉好像靠在了一根柱子上,带着这种支持的感觉我回到了家……我对于生活的兴趣要归功于你……

他对数学的兴趣慢慢恢复了,但直到1909年,卢津似乎才最终完全投身于数学。在德米特里·叶戈罗夫的指导下,他从事硕士论文工作。1910年,他被任命为莫斯科大学纯粹数学的助理讲师。他与德米特里·叶戈罗夫合作了一年,他们接着发表了关于函数理论的联合论文,这标志着莫斯科函数理论学派的开端。

1910年,卢津出国旅行,访问了哥廷根,在那里他受到了埃德蒙·朗道的影响。他于1914年回到莫斯科,并完成了他的学位论文The integral and trigonometric series,于1915年提交。在口试之后,他被授予博士学位,尽管他提交的是硕士学位论文。德米特里·叶戈罗夫对这项工作印象非常深刻,并极力主张授予博士学位,但它的写作风格与当时公认的俄罗斯风格截然不同。有些结果没有严格证明,而是用诸如“在我看来”和“我确信”这样的短语来证明。当时其他数学家并没有那么印象深刻,例如弗拉基米尔·安德烈耶维奇·斯捷克洛夫在页边写下了诸如“在他看来是这样,但在我看来不是”和“哥廷根的闲聊”之类的评论。

然而,这项工作具有根本的重要性,正如[15]和[16]中所述:-

卢津的学位论文对函数论未来发展的影响怎么估计也不过分。它的基本结果、深刻的研究方法和基本问题的陈述,使它跻身于当时任何学位论文或专著都难以与之相比的著作之列。

1914年,卢津和妻子短暂分居,弗洛连斯基似乎再次帮助他们度过了难关。他写信给卢津的妻子(见[9]):-

卢津尼古拉耶维奇是一个非常可爱和优秀的人;但在人际关系中,他一点也不成熟,尤其是在直觉地感知生活中隐藏的潮流方面。……你必须掌握这种关系,创造一种家庭氛围,简单朴素。相反,据我观察……你建立起来的是一种熟人之间的语气,而不是家庭的语气。

弗洛连斯基似乎给出了很好的建议,因为卢津和妻子恢复了成功的婚姻。

1917年,就在革命前夕,卢津被任命为莫斯科大学纯粹数学教授。革命使卢津重新思考了一些他在危机时期曾有过的同样想法,他再次与弗洛连斯基通信。然而,到这时,他的数学事业已经极其成功,第二次危机没有成为现实。

在接下来的十年里,卢津和德米特里·叶戈罗夫在莫斯科大学建立了一个令人印象深刻的研究小组,学生们称之为“卢西塔尼亚”。第一批学生包括帕维尔·亚历山德罗夫米哈伊尔·雅科夫列维奇·苏斯林迪米特里·缅绍夫亚历山大·欣钦。下一批学生包括帕维尔·萨穆伊洛维奇·乌雷松安德雷·柯尔莫哥洛夫N K Bari、L A Lusternik和列夫·杰里科维奇·史尼尔曼。1923年,彼得·诺维科夫L V Keldysh加入了这个小组。

当时卢西塔尼亚研究小组的另一位成员是米哈伊尔·阿列克谢耶维奇·拉夫连季耶夫。事实上,米哈伊尔·阿列克谢耶维奇·拉夫连季耶夫描绘了该小组的如下画面:-

德米特里·叶戈罗夫矜持而正式,而卢津则外向而戏剧化,在这些学生和年轻同事中激发了真正的忠诚。……存在着强烈的同志情谊……由卢津所激发。

卢津的主要贡献在数学基础与测度论领域。他还在描述集合拓扑学方面做出了重要贡献。在解析函数的边界性质理论中,他于1919年证明了一个关于边界点集在共形映射下不变性的重要结果。他还与Privalov一起研究了解析函数的边界唯一性性质。

从1917年起,卢津研究描述集合论。他提出了基本问题([15]和[16]):-

集合论的目标是一个极其重要的问题:我们能否将直线原子式地视为点的集合:顺便说一句,这个问题并不新鲜,而是可以追溯到希腊人。

卢津在集合论方面的大部分工作涉及有效集的研究,即无需选择公理即可构造的集合。Keldysh在[12]和[13]中描述了这项工作:-

……卢津从法国学派(埃米尔·博雷尔昂利·勒贝格)的观点出发,该学派对他影响很大。但是,法国人分析的是借助选择公理进行的集合论构造,而卢津则走得远得多,考虑了有效集理论内部产生的困难。他所着手的有效集研究持续深入进行了二十多年,并导致集合论中许多重要问题的解决……

卢津的学派在1922年至1926年间处于鼎盛时期,但随后卢津专注于撰写他的第二部函数论专著,与学派中年轻数学家的相处时间减少了。这些数学家中的许多人转向了其他主题,如拓扑学、微分方程和复变函数。

1927年,卢津当选为苏联科学院成员。两年后,他成为正式成员,先是哲学部,然后是纯粹数学部。他从这时起一直在苏联科学院工作,直到去世。从1935年起,他领导弗拉基米尔·安德烈耶维奇·斯捷克洛夫研究所的实变量函数论研究室。

1931年,卢津本人转向了一个新领域,开始研究微分方程及其在几何学和控制理论中的应用。他在这一领域的工作使他研究曲面的弯曲,这在[15]和[16]中有描述:-

曲面在主子基上的弯曲是曲面的一种连续弯曲,在这种弯曲下,曲面上某些曲线网的共轭性保持不变。... Finikov 推导出了确定给定曲面上所有主子的微分方程,而 Byushgens 获得了确定具有给定线元并允许在主子基上弯曲的曲面的微分方程。然而,这些方程的可解性问题一般来说仍不清楚。... 直到1938年,卢津通过对这些方程的精妙分析,确定主子基的存在相当罕见,此前没有发现方程...不可解的例子。

[19]提请我们注意,1936年,卢津成为苏联当局通过报纸Pravda组织的暴力政治运动的受害者。他被指控进行反苏宣传和破坏活动,因为他将所有重要成果发表在国外,而只在苏联期刊上发表次要论文。目的显然是要除掉作为莫斯科前苏联时期旧数学学派代表的卢津:他的导师德米特里·叶戈罗夫本人在1930年也曾是此类运动的受害者(基于他的宗教同情),并于1931年在绝望和苦难中去世。关于“卢津事件”的当代记录被奇迹般地保存下来,最近由 Demidov 和 Levchin 在莫斯科编辑出版[3],[23]。它表明卢津险些遭遇悲剧命运,因为苏联当局可能担心对一位在国外如此著名的科学家进行过于强烈的攻击会带来国际后果。卢津事件的主要可见后果是,从这一确切时刻起,苏联数学家开始几乎只在苏联期刊上用俄语发表论文。

卢津一直对数学史感兴趣,在职业生涯后期,他撰写了关于艾萨克·牛顿莱昂哈德·欧拉的重要文章。

作为教师,他的非凡才能由 Kuznetsov 描述([15]或[16]):-

他的表述总是非常优雅,乍看之下似乎不必要地简单——这是他伟大教学才能的结果。他所承担的大问题的解决方案以其精妙、优雅和表述的简洁而著称。

Keldysh 和彼得·诺维科夫在[14]中写道:-

由于他非凡的直觉和深入问题核心的能力,卢津经常预测出数学事实,而这些事实的证明只有在多年以后才成为可能,并且需要创造全新的数学方法。他是我们时代杰出的数学家和思想家之一……

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。