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数学家传记

艾尔哈德·施密特Erhard Schmidt

出生
1876年1月13日 俄罗斯帝国多尔帕特(今爱沙尼亚塔尔图)
逝世
1959年12月16日 德国柏林

艾尔哈德·施密特最为人所知的是约尔根·佩尔森·格拉姆-艾尔哈德·施密特正交化过程,该过程取空间的一组基并从中构造出一组正交基。

完整传记

艾尔哈德·施密特的父亲是一位名叫Alexander Schmidt的医学生物学家。施密特的大学经历遵循了当时德国常见的一种模式,即学生在课程推进过程中在几所不同的大学学习。他先就读于当地的多尔帕特大学,然后前往柏林,在那里师从赫尔曼·阿曼杜斯·施瓦茨

他于1905年在哥廷根大学在大卫·希尔伯特的指导下获得博士学位。他的学位论文题为Entwicklung willkürlicher Funktionen nach Systemen vorgeschriebener (按给定方案展开任意函数),是一部关于积分方程的著作。这篇论文的主要思想出现在我们下面描述的施密特1907年的论文中。获得博士学位后,他前往波恩,并于1906年在那里获得教授资格论文(Habilitation)。离开波恩后,施密特先后在苏黎世、埃尔朗根和布雷斯劳任职,之后于1917年被任命为柏林大学教授。这一任命是为了填补赫尔曼·阿曼杜斯·施瓦茨退休后空出的讲席。

施密特在费迪南德·格奥尔格·弗罗贝尼乌斯去世后不久抵达柏林大学,费迪南德·格奥尔格·弗罗贝尼乌斯曾与赫尔曼·阿曼杜斯·施瓦茨共同领导该系。另一位正教授是弗里德里希·赫曼·肖特基康斯坦丁·卡拉西奥多里于1918年被任命,以填补费迪南德·格奥尔格·弗罗贝尼乌斯的讲席,并与施密特共同领导柏林的数学。然而,康斯坦丁·卡拉西奥多里在柏林只待了一年就离开了。施密特现在负有填补空缺讲席的主要责任。这被证明是一项困难的任务。施密特拟定了一份令人印象深刻的候选人名单:依次为勒伊岑·布劳威尔赫尔曼·外尔和古斯塔夫·赫格洛茨。教授职位依次提供给这三人,但每人都拒绝了。接下来被提供该讲席的人是埃里希·赫克,他也拒绝了。该职位直到1921年才被填补,当时路德维希·比贝尔巴赫被提供该职位并接受了。同年,弗里德里希·赫曼·肖特基退休,而已经是柏林编外教授的伊赛·舒尔被提升为正教授。

我们讨论的这些职位都属于纯数学方面。当 施密特 到达柏林时,那里没有应用数学,这门学科被认为更适合技术学院。然而,施密特 是推动在柏林成立应用数学研究所的主要人物。研究所成立后,施密特 必须填补新设立的应用数学讲席和應用數學研究所所长的职位。他在1920年成功促成了一次极佳的任命,当时 von 理查德·冯·米泽斯 接受了这两个职位。亚历山大·奥斯特洛夫斯基 在1965年写道:-

只有随着 理查德·冯·米泽斯 被任命到柏林大学,第一个具有广泛影响力的、在数学上严肃的德国应用数学学派才得以存在。

把柏林带到应用数学这一领先地位,主要应归功于 施密特。显然,他的能力在数学之外也得到了认可,因为他被任命为1921-22学年的院长,并在1929-30年间担任柏林大学副校长。尽管这个职位具有全校性质,但他希望继续推动数学的愿望,从他就任副校长时所作的就职演说中可以看出:演说的题目是 On certainty in mathematics

20世纪30年代对 施密特 来说是艰难的岁月。随着纳粹在1933年上台,施密特 的犹太同事的生活变得越来越困难,伊赛·舒尔理查德·冯·米泽斯 和其他几个人被迫离职。1951年,在柏林举行了一次会议,庆祝 施密特 的75岁生日。汉斯·弗洛伊登萨 本人是一名在纳粹时期幸存下来的犹太人,他谈到了 施密特 在20世纪30年代经历的困难(例如见 [2]):-

在数学本身中践行数学所要求的诚实是如此容易。如果你不这样做,你会很快受到严厉的惩罚。而要在面对人和朋友时坚持这种用数字和图形证明的美德,则要困难得多。我们这些身处外部、多年来被敌对的德国排斥的人知道这一点,并且从未对你们有过怀疑,这一点从大量来自国外的稿件到达⟦E1⟧编辑手中就可以看出。

在回复汉斯·弗洛伊登萨的致辞时,施密特谈到了他对柏林大学的热爱(例如见[2]):-

我 simply 爱我的学生。对整所大学也完全一样。我爱柏林大学,无论它是否处于愉快的境况——这不会改变任何事情。从我来到柏林的时候起我就爱它,我将继续忠于它。

1936年,当问题非常困难时,施密特被任命为在奥斯陆举行的国际数学家大会德国代表团团长。在纳粹统治的这些艰难岁月里,施密特在柏林大学担任权威职位。他不得不执行针对犹太人的决议,但路德维希·比贝尔巴赫的一位助手在1938年报告说:-

我认为施密特完全不了解犹太人问题。

第二次世界大战结束后,II Schmidt被任命为德国科学院数学研究所所长。他一直担任该职务到1958年。那时他已经从讲席上退休,这是他在1950年做的,并且他已经不再担任数学系联合主任,这是1952年发生的。战后他还承担的另一个角色是Mathematische Nachrichten的第一任编辑。他在1948年参与创办了该期刊。

施密特的主要兴趣是积分方程和希尔伯特空间。他采纳了大卫·希尔伯特关于积分方程的各种想法,并在1905年左右将这些想法结合成大卫·希尔伯特空间的概念。大卫·希尔伯特在1904年研究了具有对称核的积分方程。他证明了在这种情况下积分方程有实特征值,这是大卫·希尔伯特的用词,而对应于这些特征值的解他称为特征函数。他还将核函数积分相关的函数展开为一组正交归一特征函数的无穷级数。

施密特在1907年发表了一篇关于积分方程的两部分论文,其中他以更简单的方式重新证明了大卫·希尔伯特的结果,而且限制更少。在这篇论文中,他给出了现在称为约尔根·佩尔森·格拉姆-施密特正交归一化过程的方法,用于从线性无关集构造正交归一函数集。然后他继续考虑核不对称的情况,并表明在这种情况下,与给定特征值相关的特征函数以伴随对的形式出现。

然而,我们应该注意到,皮埃尔·西蒙·拉普拉斯约尔根·佩尔森·格拉姆或施密特之前就提出了约尔根·佩尔森·格拉姆-施密特过程。

1908年,施密特发表了一篇关于无穷多个未知数的无穷多个方程的重要论文,引入了各种几何符号和术语,这些符号和术语至今仍用于描述函数空间和内积空间。施密特的想法导致了希尔伯特空间的几何学,他当然必须被视为现代抽象泛函分析的创始人。

施密特定义了一个空间HH,其元素是复数的平方可和序列。如果w={wn}w = \{w_{n}\}z={zn}z = \{z_{n}\}HH的两个元素,施密特通过下式定义了一个内积

(w,z)=wnzn(w,z) = \sum w_{n}z_{n}

他将元素zz的范数||zz||定义为zz与其复共轭的内积的平方根。他定义了正交元素,表明由两两正交的元素组成的集合是线性无关的。他再次在此背景下给出了约尔根·佩尔森·格拉姆-施密特正交化过程。他还研究了投影和谱分解。今天所谓的大卫·希尔伯特-施密特算子也出现在这篇1908年的论文中。Bernkopf在[1]中写道:-

施密特在希尔伯特空间上的工作代表了向现代数学迈出的一大步。他是最早证明欧几里得概念的日常经验可以有意义地扩展到几何之外,进入更复杂的抽象数学的理想化构造的数学家之一。

施密特搬到柏林后,他的兴趣转向了拓扑学。他找到了卡米耶·若尔当曲线定理的一个新证明,这个证明很快成为经典。施密特对拓扑学的兴趣影响了海因茨·霍普夫,并且在1929年,他是海因茨·霍普夫博士论文的审查人。后来,施密特对等周不等式产生了兴趣,并于1949年发表了一篇关于此主题的重要论文。

参考文献

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