数学史 · 中文镜像

数学家传记

雅各布·黎卡提Jacopo Riccati

出生
1676年5月28日 威尼斯共和国威尼斯(今意大利)
逝世
1754年4月15日 威尼斯共和国特雷维索(今意大利)

雅各布·黎卡提是一位意大利数学家,撰写了关于哲学、物理学和微分方程的著作。他主要以雅各布·黎卡提微分方程而闻名。

完整传记

雅各布·黎卡提的父亲是Conte Montino 黎卡提,而他的母亲来自Colonna家族,这是罗马贵族家族之一。尽管几个世纪以来Colonna家族一直与教皇冲突,但到17世纪,这种冲突已经结束,家族成员在教会、国家和军队中担任高级职务。Conte Montino 黎卡提在他儿子黎卡提十岁时去世,尽管他的母亲没有再婚,但这个男孩由他的母亲和他父亲的一个兄弟给予了良好的教养。年轻的黎卡提的这位叔叔看到了他是一个多么有才华的男孩,并建议他的母亲让他在布雷西亚的耶稣会学院接受良好教育,该学院被公认为“贵族学校”。黎卡提于1687年十一岁时进入该学院,在接下来的六年里,他在那里接受了极好的教育。显然他非常重视自己的教育,因为后来他把自己所有的儿子都送到了布雷西亚的同一所学院。家族传统意味着黎卡提在学院毕业后应继续深造,攻读法律学位,而这正是他在1693年进入帕多瓦大学时所遵循的道路。

尽管黎卡提进入帕多瓦是为了学习法律,但他当然对科学感兴趣,尤其是天文学,因此,除了法律课程外,他还参加了由斯特凡诺‧德力‧安杰利教授的天文学课程。他很快与他的讲师斯特凡诺‧德力‧安杰利成为朋友,后者此时已相当年迈。斯特凡诺‧德力‧安杰利曾受教于博纳文图拉·卡瓦列里,并拥护博纳文图拉·卡瓦列里引入的不可分方法。当斯特凡诺‧德力‧安杰利读到艾萨克·牛顿Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (自然哲学的数学原理)时,他意识到这对他一生研究的某些无穷小方法呈现了一种新的、令人兴奋的发展。大约在1695年,他把自己的艾萨克·牛顿Principia副本给了黎卡提,并解释了他对这部作品的迷恋。这次与Principia的相遇鼓励黎卡提学习数学,但他完成了法律学位,于1696年6月7日从帕多瓦大学毕业。

黎卡提在毕业不久后于1696年10月15日结婚。他的妻子是Elisabetta dei Conti d'Onigo,他们育有十八个孩子,其中九个在童年夭折,九个活到成年。这些孩子中最著名的两个是Vincenzo Riccati(生于1707年),他对数学物理做出了重要贡献,在本档案中有传记;以及Giordano Riccati(生于1709年),他在学习法律后,对音乐律制和建筑做出了显著贡献,也有MacTutor传记。黎卡提有独立的经济来源,并在Castelfranco Veneto拥有一个大庄园,这是一个位于帕多瓦以北约30公里、威尼斯西北约40公里的小镇。在那里,他照顾家庭,并在城镇管理中发挥了重要作用,在1698年至1729年间担任了九年市长。建筑师Francesco Maria Preti(1701-1774)出生于Castelfranco Veneto,在黎卡提担任市长期间,他设计了镇上的建筑,包括1723年完工的大教堂。作为数学家,黎卡提基本上是自学成才,研究当时主要数学家的著作,并与他们中的许多人通信。他的阅读材料包括当时的科学期刊,特别是Commentari dell' Accademia delle Scienze di BolognaActa Eruditorum Lipsiae和位于圣彼得堡的帝国科学院Proceedings。两本在威尼斯印刷的本地期刊也引起了他的兴趣,即Galleria di MinervaGiornale de' Letterati d' Italia。这些期刊发表诗歌、哲学著作、短篇小说和一些数学。黎卡提 certainly not someone who worked on mathematics to the exclusion of other topics. 相反,正如Sergio Bittanti在[6]中指出的,他对所有学术主题都感兴趣:-

黎卡提有着广泛的兴趣,从数学到诗歌,从物理到宗教,他的著作和丰富的藏书就是见证。

我们引用黎卡提本人的话:-

我并不想声称每个主题都应被深入探究。依照自己的天赋和兴趣,一个人至少应选择一个主题,并深入研究它。在其他主题上,则应效仿蜜蜂从每朵花中吸取一滴花蜜……

黎卡提除了对数学和物理学做出下文所述的重要贡献外,还发表了哲学著作(在[14]中讨论)和文学作品(在[19]中讨论)。事实上,他最初作为数学家崭露头角,是因为解决了Giornale de' Letterati d'Italia中提出的一个困难数学问题。黎卡提自学了最新的数学进展,正是他对这些新方法的透彻了解,使他能在1710年解决这个问题。这标志着他数学成果的开端,他很快便发表了大量重要论文。

他很快获得了名声,并拒绝了彼得大帝约在1725年邀请他担任圣彼得堡科学院院长的提议,以及帕多瓦大学数学讲席的邀请,还有其他诱人的提议,如维也纳宫廷顾问。然而,他无需薪水,乐于留在意大利与他的大家庭在一起,在那里他可以完全按照自己希望的方式从事研究。Sergio Bittanti写道[6]:-

黎卡提是一位不张扬、善良的人,他更喜欢自己的家而非科学院和大学。他的生活方式非常简单,很少旅行。大概他唯一长时间离家是在1719年夏天,当时遵照医生的建议,他搬到Val di Sole,以利用那个山谷有益健康的水。

在Val di Sole期间,黎卡提遇到了尼古拉·伯努利二世,他们就解决微分方程进行了数学讨论。此时我们应该看看黎卡提与其他数学家和科学家的互动。这些包括:Giovanni Rizzetti(1675-1751),以批评艾萨克·牛顿的光理论而闻名;Gabriele Manfredi,博洛尼亚大学数学教授和校长,著名数学家和天文学家Eustachio Manfredi的兄弟;Giovanni Poleni,帕多瓦大学教授;Antonio Vallisneri(1661-1730),在帕多瓦大学担任实用医学和理论医学讲席,并且是Giornale de' Letterati d'Italia的编辑;Ramiro Rampinelli,一位在罗马和博洛尼亚任教授的数学家;以及Bernardino Zendrini(1679-1747),为威尼斯共和国工作的科学家。在这些科学家中,Manfredi对黎卡提的数学方法影响最大,特别是通过他的书De constructione aequationum differentialium primi gradus(论一阶微分方程的构造),1707年在博洛尼亚印刷。黎卡提终生热衷于研究使用分离变量法解微分方程的方法,正是通过阅读这本书而来。黎卡提与Gabriele Manfredi互动的细节由Sandra Giuntini在[10]中详细考虑。A C Garibaldi在评论[10]时写道:-

这次科学交流的主题,首先是黎卡提在某些微分方程中分离未知量的方法,然后是1724年Suzzi——黎卡提的一位年轻弟子——与丹尼尔·伯努利之间争论的关于可化为等积的月牙形的问题。

这段引文中提到的Suzzi是Giuseppe Suzzi。他和Ludovico da Riva是黎卡提的私人学生,在1722年和1723年期间跟随他学习数学。事实上,黎卡提为教授Suzzi和da Riva编写了详细的讲义(共154页),这些讲义后来以Delia separazione delle indeterminate nelle equazioni differenziali di prima e di secondo grado, e della riduzione delle equazioni differenziali del secondo grado e d'altri gradi ulteriori (《论一阶和二阶微分方程中的变量分离,以及二阶及更高阶微分方程的化简》)为名出版。Suzzi和da Riva是极为出色的学生,后来分别成为帕多瓦大学的数学教授和天文学教授。

除了上面提到的科学家之外,黎卡提还与雅各布·赫尔曼尼古拉·伯努利二世玛利亚·阿涅西等顶尖数学家通信。玛利亚·阿涅西的著名教材Instituzioni analitiche ad uso della gioventù italiana (《供意大利青年使用的分析教程》)(第一卷于1748年出版,第二卷于1749年出版)就是在她就其内容与黎卡提通信期间写成的。她在序言中写道:-

在第二卷中,当处理积分学时,读者会发现一种关于多项式的新方法;这归功于著名的黎卡提伯爵,他在所有科学领域都具有独特的价值,为知识界所熟知。他如此善意地将这样一份礼物赐予我,而我并不配得到它,现在我对他和公众做出了应有的公正对待。

1749年,黎卡提的妻子Elisabetta去世,此时他从Castelfranco Veneto搬到Treviso,家族在那里还有另一处住所。事实上,在Elisabetta去世前的几年里,黎卡提家的孩子们每年大部分时间都住在Treviso的家中。正是在Treviso的这个家族住所中,黎卡提去世了,他被安葬在Treviso的大教堂中,黎卡提家族在那里有一座小教堂。

他在水力学方面的工作对威尼斯城很有用,他帮助沿运河修建了堤坝[1]:-

他经常被威尼斯元老院咨询,特别是关于沿河流和运河修建堤坝的问题,在这个和其他问题上,他的专业知识都受到尊重。

然而,他最著名的是在解微分方程方面的工作。在微分方程的研究中,他降低方程阶数和分离变量的方法很重要。他考虑了许多一般类型的微分方程,并找到了被广泛采用的解法。他主要以黎卡提微分方程而闻名,对此他进行了详尽的研究,并给出了某些特殊情况的解。尽管他可能早在1715年就开始研究这个方程,但关于该微分方程的第一个书面记录似乎出现在他1720年写给Giovanni Rizzetti的一封信中。该方程由黎卡提在我们上面提到的1722-23年讲义中讨论过[1]:-

在阐述已知的一阶微分方程积分方法时,黎卡提研究了那些可以通过适当的代数变换进行积分的方程,然后才考虑那些需要变量替换的方程。接着,他讨论了约翰·伯努利提出的一些方法,并阐述了Gabriele Manfredi用于积分齐次方程的方法。他进一步指出,为了确定具有给定性质的曲线,有时将其与通常坐标以外的某些坐标相关联可能是有用的。随后,黎卡提通过许多例子讨论了他自己设计的积分方法。其中,一种方法涉及将方程化为齐次方程,而另一种更有趣的方法是黎卡提所称的“半分分离”法。半分分离技术包括三个操作。首先,将整个方程乘以或除以未知函数的适当函数,使其可积;其次,在完成此积分后,将结果视为一个新的未知量,从而消去其中一个原始变量;最后,对结果应用前两个步骤,直到获得所需的新结果。

他的工作对丹尼尔·伯努利等领先数学家产生了广泛影响,后者在其Exercitationes quaedam mathematicae (数学练习)中研究了该方程,而莱昂哈德·欧拉则将黎卡提的思想扩展到任意阶非齐次线性微分方程的积分。黎卡提还研究了摆线摆、流体中的阻力定律以及微分几何

Bittanti描述了黎卡提生命的终结[6]:-

黎卡提是一个坚强而勤奋的人,在他的一生中始终保持着活跃而富有创造力的头脑。1754年4月2日,他突然发烧,两周后的4月15日,他去世了。

黎卡提的Opere (著作集)于1765年出版,共四卷,由其子Giordano Riccati编辑。

参考文献

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