数学史 · 中文镜像

数学家传记

恩斯特·施勒德Ernst Schröder

出生
1841年11月25日 巴登曼海姆(今德国)
逝世
1902年6月16日 德国卡尔斯鲁厄

恩斯特·施勒德是一位德国数学家,在代数、集合论和逻辑学领域做出了重要工作。他在有序集和序数方面的工作是该学科的基础。

完整传记

恩斯特·施勒德的父母是Heinrich Georg Friedrich Schröder和Karoline Walther。他们于1840年9月9日在巴伐利亚州丁根区的一个地区Haunsheim结婚。Heinrich Schröder于1810年9月28日出生在慕尼黑,在慕尼黑大学学习,并成为中学的物理学教授。他先在慕尼黑理工学院工作,然后在索洛图恩的中学,当施勒德出生时,他是曼海姆高等市民学校的物理学和化学教授。他在鼓励文理中学(Gymnasium)和该地区学院的科学教学方面非常有影响力。他的妻子Karoline是来自Haunsheim的一位牧师的女儿,她的父亲Johann Gottfried Walther(1785-1852)在施勒德年轻时辅导了他两年。事实上,施勒德在这两年里与他的祖父住在一起。Walther牧师给他的孙子提供了特别好的基础教育,特别强调拉丁语的学习。当然,施勒德的父亲对他的儿子也有很大的影响,鉴于我们所说的Heinrich Schröder在促进科学教育方面所做的工作,得知他对儿子从事科学事业有重大影响就不足为奇了。施勒德是他父母四个孩子中的长子:Clara生于1842年;Heinrich生于1845年,成为一家银行的董事;Walter生于1850年,成为一名商人。在祖父的辅导之后,施勒德在曼海姆的几所不同的学校学习,他在语言、化学和数学方面表现出非凡的能力。1856年,当他十五岁时,他进入曼海姆的中学,在那里学习了四年,于1860年毕业。

从曼海姆中学毕业后,施勒德进入海德堡大学。他在奥托·黑塞指导下学习数学,在古斯塔夫·基尔霍夫指导下学习物理,在Robert Bunsen指导下学习化学。此时的海德堡是一个令人兴奋的地方,古斯塔夫·基尔霍夫和Bunsen在分析元素光谱方面取得了根本性进展。古斯塔夫·基尔霍夫和Bunsen都曾是奥托·黑塞的学生。当施勒德在奥托·黑塞作为其导师的指导下进行研究时,其他几位很快将成名的学生也在海德堡跟随奥托·黑塞进行博士研究。例如,阿道夫·迈尔(1861年博士学位)和海因里希·马丁·韦伯(1863年博士学位)与施勒德同时是奥托·黑塞的学生,而奥劳斯·亨里齐于1862年抵达海德堡开始他的学习。鲁普雷希特-卡尔-海德堡大学于1862年授予施勒德博士学位,其论文为Über die Vielecke von gebrochener Seitenzahl oder die Bedeutung der Stern-Polygone in der Geometrie(关于p/q边多边形或几何中星多边形的意义)在他的论文中,他写道:-

幂概念最初只与整数相关联,将其推广到有理分数在代数中成果丰硕;这提示我们,在几何中只要有机会,也应尝试做同样的事。

在分数幂的例子中,他接着定义了pq\Large\frac{p}{q}\normalsize边形。

奥托·黑塞 在被任命到海德堡之前曾是柯尼斯堡的教授,古斯塔夫·基尔霍夫 和本生都曾在柯尼斯堡做过他的学生。恩斯特·弗朗茨·诺伊曼 当时是柯尼斯堡的物理学教授,也教过 古斯塔夫·基尔霍夫 和本生。奥托·黑塞 教过 卡尔·诺伊曼,即 恩斯特·弗朗茨·诺伊曼 的儿子,因此有了 恩斯特·弗朗茨·诺伊曼 与海德堡教职员之间的这些紧密联系,施勒德 在获得博士学位后前往柯尼斯堡,跟随 恩斯特·弗朗茨·诺伊曼 学习数学物理、跟随 F J Richelot 学习数学分析两年,也就不足为奇了。

1864年,在柯尼斯堡两年后,施勒德参加了资格考试,以获得在中学教授数学和自然科学的资格。他在巴登-巴登参加了这些国家考试,但随后前往苏黎世,于1865年向苏黎世联邦理工学院提交了他的教授资格论文(Habilitation)论文。Dipert [12]推测,他去苏黎世的原因可能不完全是学术性的,因为他是一位非常热情的登山者,在瑞士期间进行了多次无向导的艰难攀登。在获得讲师资格后,他在苏黎世联邦理工学院担任了一段时间的Privatdozent。回到德国后,他于1869年10月在巴登-巴登参加了进一步的国家教学考试,并在那里任教,直到1870年普法战争爆发。施勒德自愿参军,尽管视力不佳,他还是被录取了。然而,他的服役期相当短,因为在1870年底,巴登教育部要求他返回,担任巴登-巴登实科中学的数学和自然科学教授。黑森林与瑞士阿尔卑斯山相当不同,但施勒德充分利用了这个地区,在巴登-巴登的岁月里进行了许多长途徒步旅行。1874年,他被任命为达姆施塔特技术大学的正式教授。他在那里待了两年,于1876年转到卡尔斯鲁厄技术大学。几乎可以肯定,这一变动是因为雅各布·吕罗特。像施勒德一样,雅各布·吕罗特在曼海姆长大,两人在那里上学时成为朋友。雅各布·吕罗特于1869年被任命为卡尔斯鲁厄技术大学的数学教授,他的签名出现在施勒德的任命书上。施勒德在卡尔斯鲁厄度过了他余下的职业生涯,并于1890-91年被任命为技术大学的校长。

施勒德的重要工作是在代数、集合论和逻辑领域。他关于有序集和序数的工作是该学科的基础。然而,正如Peckhaus所指出的[22],他从不认为自己是逻辑学家:-

他自己的研究对象是绝对代数,就其基本问题和基本假设而言。在施勒德的研究中,逻辑与代数之间有何联系?……人们可能会认为这些领域属于两个独立的研究领域,但事实并非如此。它们在他关于一般科学的启发式观念的框架中交织在一起。

事实上,施勒德起初对数学物理感兴趣,他转向逻辑只是试图深化其基础。在职业生涯早期,他写了一篇重要文章Über iterirte Functionen(论迭代函数)(1871年),常被引用为现代动力系统理论的基础。现在可以看到施勒德随着Lehrbuch der Arithmetik und Algebra für Lehrer und Studierende(供教师和学生使用的算术与代数教科书)于1873年由Teubner出版而转向逻辑。Ivor Grattan-Guinness[5]写道:-

在副标题中,他提到了“七种代数运算”:第一级的加法和减法,第二级的乘法和除法,第三级的幂、根和对数。……他提出数学是“数的学说”,而非量的学说;他通过寻求“绝对代数”——普通代数只是其一个例子——来强调代数倾向。

1874年,他出版了Normale Elemente der absoluten Algebra (绝对代数基础),这本书是为巴登-巴登的学校使用而写的(尽管很难相信他有能够欣赏这本小书中的思想的学生),在书中他继续发展先前出版物中的思想。1877年,他受乔治·布尔赫尔曼·格拉斯曼的影响,写了他的第一部关于数学逻辑的著作Der Operationskreis des Logikkalkuls (逻辑演算的运算)。它首次包含了 duality principle 的表述,并强调了 conjunction(intersection)和 disjunction(union)的 duality,展示了如何找到 dual theorems。他是第一个使用术语“propositional calculus”的人,似乎也是第一个使用术语“mathematical logic”的人。事实上,他比较了代数和乔治·布尔的逻辑,说:-

这两种运算的对象肯定存在对比。它们完全不同。在算术中,字母是数字,但在这里,它们是任意概念。

Vorlesungen über die Algebra der Logik (逻辑代数讲义)中,这是一部于1890年至1905年间出版的大型著作(在他去世后由Eugen Müller编辑并完成),施勒德详细阐述了代数逻辑,为阿尔弗雷德·塔斯基发展现代代数理论提供了来源,并给出了逻辑史的广泛参考书目。格理论也源于这项工作。Brady写道[3]:-

它首次阐述了抽象格理论,首次在理查德·戴德金之后阐述了理查德·戴德金的链理论,最全面地发展了关系演算,并在关系演算中处理了数学基础,利奥波德·勒文海姆在1940年仍然认为这像集合论一样合理。施勒德解决关系方程的概念是陶拉尔夫·斯科伦函数的前身,他启发了利奥波德·勒文海姆对著名定理的表述和证明,即每个具有无限模型的句子都有可数模型,这是现代逻辑的第一个真正定理。

施勒德说他的目标是(例如见[22]):-

……将逻辑设计为一门计算学科,特别是提供对相对概念的精确处理,并且从那时起,通过摆脱自然语言的常规主张,也从哲学领域的“陈词滥调”中撤走任何肥沃土壤。这应该为一种科学通用语言奠定基础,这种语言与像Volapük[一种像世界语一样的通用语言,当时在德国非常流行]这样的语言努力大相径庭,看起来更像是一种符号语言而不是声音语言。

施勒德 对 查尔斯·桑德斯·皮尔士 评价很高。两人有通信往来,但 查尔斯·桑德斯·皮尔士 对 施勒德 的态度则较为复杂,有时称赞他,而在其他场合又对他提出严厉批评。Brady 写道 [3]:-

施勒德 将 查尔斯·桑德斯·皮尔士 的关系演算发展得远比 查尔斯·桑德斯·皮尔士 更为深入、更为系统。施勒德 在一阶和高阶逻辑中考察了量词(或者至少是对于固定域而言等价于量词的和与积)。他明白,有些概念如可数性超出了关系演算的范围(也超出了一阶谓词逻辑的范围)。

Dipert [12] 对 施勒德 的性格作了有趣的描述,并将其与 Peirce 的性格进行了比较:-

就 施勒德 的个性而言,施勒德 显然是一个极为平和温厚的人。他所有的传记作者都证实了这一点,这些品质在他与 查尔斯·桑德斯·皮尔士 的通信中以及他对 克莉丝汀·拉德-富兰克林 及其幼女 Margaret 的慷慨中表现得尤为明显。《Vorlesungen》一书在当时颇为罕见地注意标注他人的工作,从不含糊地将实际上属于他人的成果据为己有。尽管 Peirce 总体上称赞 施勒德,但他有时仍会在出版物和私人通信中猛烈攻击他。然而 施勒德 崇敬 Peirce,并且充分具备 查尔斯·桑德斯·皮尔士 承认自己所缺乏的品质:自制力。

Putman 展示了 施勒德 在完成 [25] 这项工作一百年后所受到的尊重:-

当我开始追溯逻辑学的后期发展时,我做的第一件事就是查看 施勒德 的《Vorlesungen über die Algebra der Logik》,……[其]第三卷讨论关系逻辑(Algebra und Logik der Relative,1895)。这三卷立即成为最著名的高级逻辑教材,体现了 1890 年代任何对逻辑研究感兴趣的数学家所应当知道、或至少应当有所了解的内容。

然而,正如Wussing在[1]中所写,这种对施勒德的尊重在他自己的时代远没有那么明显:-

施勒德参与了19世纪下半叶数学逻辑作为一门独立学科的发展。这是他的真正成就,尽管他的贡献直到20世纪初才被认可。有三个因素导致了这种延迟:他生前该领域的不成熟状态;他风格上的某种冗长;以及最重要的是,他在技术学院的教学所造成的孤立。结果,他成了一个局外人,在选择术语、概述论证以及判断数学逻辑能取得什么成就方面处于不利地位。

施勒德有许多体育爱好:骑自行车、徒步旅行、游泳、滑冰、骑马和园艺。因为他总是被人看到在卡尔斯鲁厄周围骑自行车,所以当地人称他为“自行车教授”。他甚至60岁时开始滑雪。他从未结婚,但似乎发现他在卡尔斯鲁厄技术高等学校的职责极其繁重,也许是因为他非常认真地承担这些职责。当然,他发现很难找到必要的时间来完成他的三卷本主要著作Vorlesungen über die Algebra der Logik (逻辑代数讲义)。施勒德的父亲海因里希于1873年退休,一年后他的妻子卡罗琳于1875年去世,他搬到卡尔斯鲁厄靠近他的儿子施勒德和海因里希;Heinrich Schröder于1885年去世。鉴于施勒德是一个多么健康的人,他在60岁时去世令人惊讶。他在去世前几天还在滑雪和骑自行车,但感冒了。这在几天内似乎恶化了,根据死亡证明,他死于“脑热”。他的许多朋友认为,他60岁时剧烈的体育活动导致了他的过早死亡。他被埋葬在卡尔斯鲁厄的主要墓地,离他住过的公寓很近。由于没有近亲继续照料他的坟墓,按照通常的习俗,30年后它被重新使用,所以今天墓地里没有留下任何记录。

有趣的是,1913年6月诺伯特·维纳向哈佛大学提交了他的学位论文;当时诺伯特·维纳18岁。该学位论文致力于比较施勒德和伯特兰·罗素的逻辑系统,特别关注他们对关系的不同处理。在[15]中对这一点及后续发展有有趣的讨论。

参考文献

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