数学史 · 中文镜像

数学家传记

卡尔·西格尔Carl Ludwig Siegel

出生
1896年12月31日 德国柏林
逝世
1981年4月4日 德国哥廷根

卡尔·西格尔是一位德国数学家,研究代数数论以及天体力学。

完整传记

卡尔·西格尔 的父亲在邮局工作。西格尔 于 1915 年进入柏林大学,当时正值第一次世界大战期间,并听了 费迪南德·格奥尔格·弗罗贝尼乌斯马克斯·普朗克 的讲座。西格尔 写道 [15]:-

通过亲自教授[初学者课程],教授们可以在仅仅几节课后,从学生提交的作业中看出哪些学生更有天赋,并据此指导他们的工作。这就是我自己第一次接触我的老师 费迪南德·格奥尔格·弗罗贝尼乌斯马克斯·普朗克 的方式……

起初他的意图是学习天文学,但 费迪南德·格奥尔格·弗罗贝尼乌斯 的影响使他转向 数论,这将成为他职业生涯的主要研究课题。然而在 1917 年,他不得不中断学业,被征召服兵役。军旅生活肯定不适合 西格尔,他最终作为军队的失败者之一被退伍,因为尽管他们尽了最大努力,仍未能让他适应军队生活。人们不得不相信 西格尔 会把这视为成功而非失败。

战争结束后,西格尔 于 1919 年开始在哥廷根继续他的学业。他在哥廷根的博士学位论文由 埃德蒙·朗道 指导,西格尔 随后继续攻读他的 教授资格论文(Habilitation)。他的学位论文写于 1920 年,[1]:-

……是丢番图逼近史上的一个里程碑。

它扩展了约瑟夫·刘维尔首先注意到的一个想法,然后由阿克塞尔·图厄推进,他证明了给定一个有理数rr和任意e>0e > 0,只有有限多个有理数pq\large\frac{p}{q}\normalsize(以其最简形式)使得

rpq|r - \large\frac{p}{q}\normalsize |1q2+1+e\large\frac {1}{q^2+1+e}

西格尔改进了这一点,他证明了只有有限多个有理数pq\large\frac{p}{q}\normalsize使得如果rr是一个次数为nn代数数

rpq1qm|r - \large\frac{p}{q}\normalsize | ≤ \large\frac{1}{q^{m}\normalsize},其中m=2nm = 2√n

阿图尔·舍恩弗利斯于1914年被任命为法兰克福约翰-沃尔夫冈-歌德大学的教授,那一年这所新大学成立。他被任命时61岁,1922年退休时,西格尔被任命为教授以接替他在法兰克福的职位。尽管阿图尔·舍恩弗利斯在退休后的六年间住在法兰克福,但当西格尔接任教授职位时,他作为活跃数学家的日子已经结束。然而,法兰克福的教职员中有几位年轻数学家,他们与西格尔一起创建了一个优秀的数学中心。

恩斯特·黑林格阿图尔·舍恩弗利斯一样,在1914年新成立的法兰克福大学开办时被聘为教授,而Szász在同一年被聘为PrivatdozentSzász于1921年晋升为教授,保罗·爱泼斯坦于1919年被聘用,马克斯·登于1921年被聘用。这是一个实力雄厚、令人兴奋的系,西格尔于1922年加入。

有若干活动是这四位数学家西格尔、恩斯特·黑林格保罗·爱泼斯坦马克斯·登合作进行的。其中之一是马克斯·登于1922年发起的数学史讨论班。西格尔在[15]中写道:-

如今回想起来,研讨班中那些共处的时光是我一生中最快乐的记忆之一。即便在当时,我也很享受这项活动,它让我们每周四下午四点到六点聚在一起。后来,当我们分散到世界各地,我在别处的种种幻灭经历中体会到,能拥有不存个人野心、无私合作的学术同事,而不是只从高位发号施令,是多么难得的幸运。

数学史研讨班持续了十三年。他们定下一条规则:要研读所有数学著作的原文,尽管这减少了参与研讨班的学生人数,但从未少于六人。他们研读了包括欧几里得阿基米德斐波那契吉罗拉莫·卡尔达诺西蒙·斯蒂文弗朗索瓦·韦达约翰内斯·开普勒吉拉尔·笛沙格勒内·笛卡儿皮埃尔·德·费马克里斯蒂安·惠更斯伊萨克·巴罗詹姆斯·格雷果里在内的数学家的著作。研讨班的宗旨是[5]:-

……增进参与学生对于讲座中所呈现结果的理解,并为教师提供细致考察往昔杰出著作的审美满足。

数学史研讨班并不是西格尔在法兰克福参与的唯一个研讨班,因为教授们还组织了一个初级研讨班和一个研讨班。在西格尔被任命后,学生人数迅速增加。起初他只教几个学生,并且[15]:-

……我记得在一门高级课程中只有两个学生。有一天他们俩都迟到了,因为被大学财务主管耽搁了。当他们到达时,他们震惊地发现我没等他们就开始讲课,而且已经写满了整整一黑板。

到1928年,西格尔在微分与积分微积分课程中教143名学生,并且不得不投入许多时间批改学生习题。正是在这个时候,学生人数达到最高点,随后又开始下降。

1933年1月30日希特勒上台,1933年4月7日的《公务员法》为将犹太教师从大学中清除提供了手段。这并未影响西格尔,他是雅利安人(用西格尔所憎恶的当时术语来说),而且在这个阶段,这并未影响保罗·爱泼斯坦恩斯特·黑林格马克斯·登,他们虽然是犹太人,但符合一项豁免条款,该条款豁免了在第一次世界大战中为德国作战的非雅利安人。然而,Szász被解除了职务。尽管西格尔未受《公务员法》影响,但他憎恨纳粹政权,这对他而言是一段非常不快乐时光的开始。

1935年,西格尔在美国普林斯顿的高等爱德华·斯图迪研究所度过了一年。他回到法兰克福后发现,他的犹太同事们的处境已变得糟糕得多。1935年秋纽伦堡党代表大会做出决定后,保罗·爱泼斯坦恩斯特·黑林格马克斯·登被迫离职。他们留在法兰克福,无法授课。1937年末,西格尔接受了哥廷根的教授职位,并于1938年初迁往那里。在哥廷根,他[15]:-

……过着一种颇为退隐的生活。

哥廷根的生活仍受纳粹政策的影响,数学家们对政治压力作出了不同的反应。例如,哥廷根的哈塞想接受其助手的任教资格论文,但西格尔和古斯塔夫·赫格洛茨认为这是哈塞的政治决定而非数学决定,并阻止了该任教资格的通过。

1939年,纳粹政权将德国拖入战争,西格尔感到自己再也无法留在故土。1940年初,他离开德国,先后在丹麦和挪威讲学。1940年3月,他在挪威与马克斯·登会面。马克斯·登因担心性命安危而逃离德国,当西格尔拜访他时,他正在特隆赫姆教书。西格尔在港口看到了德国商船,直到后来离开挪威前往美国后,他才发现所见到的那些船只正是德国入侵部队的先遣队。

西格尔将他旅居美国的时光描述为[15]:-

……自我放逐于美国。

他于1940年至1951年在普林斯顿的高等斯图迪研究所工作,并于1946年被任命为那里的终身教授。然而,1951年他回到德国,并在哥廷根度过了余下的职业生涯。

论文[8]在七个标题下列出了西格尔对数学的杰出贡献。它们是:

  1. 用有理数逼近代数数及其在丢番图方程中的应用。
  2. 超越性问题,特别是某些函数在代数点处的值。
  3. ζ函数,包括在类数上的应用。
  4. 数的几何及其在代数数论中的应用。
  5. 戈弗雷·哈罗德·哈代-利特尔伍德方法,包括代数数的爱德华·华林型问题。
  6. 二次型:分析理论与模形式。
  7. 天体力学。

西格尔尤以在数论方面的工作而闻名,他在这一领域占有显著地位。西奥多·施奈德是西格尔的学生,他于1982年在德国数学联合会作了三次讲座,介绍西格尔对数论的贡献。这些讲座收录于[13]中,描述了西格尔在数论中最重要的成果。这些成果包括他对上文所述阿克塞尔·图厄定理的改进,该改进见于他1920年的学位论文,以及该定理对某些二元多项式丢番图方程的应用,证明了数域上亏格至少为1的仿射曲线只有有限个整点,这发表于1929年。也许他1929年发表的两部分论文就是[1]:-

……他最深刻、最具原创性的。

在1929年的论文中,西格尔对超越理论做出了重大贡献,特别是提出了一种新方法,用于证明某些EE-函数值的代数独立性。他证明了,如果J0J^{0}是下标为0的弗里德里希·威廉·贝塞尔函数,那么对于任何非零代数整数rr,他证明了J0(r)J^{0}(r)是超越数。

在此之前,他于1922年撰写了关于理查德·戴德金代数数域的zeta函数的函数方程的论文,并在1921/23年对加性问题做出了贡献,例如代数数域的爱德华·华林型问题。他在1944年对后一主题做出了进一步贡献。西格尔在1935/37年关于二次型解析理论的研究具有根本重要性,他在考虑系数来自代数数域的二次型方面开辟了新天地。

Klingen在[9]中讨论了西格尔对复分析的贡献。他特别研究了多复变自守函数、西格尔的模函数,这些导致了更深刻的理解。在这一广泛领域中,西格尔考虑了不连续及其基本域的理论、模函数之间以及模形式之间的代数关系,以及模形式的Fourier series

西格尔在天体力学方面的工作,在他最喜欢的话题列表中仅次于数论,Rüssmann在[12]中对此进行了讨论。该论文列出了西格尔对该学科做出的八项主要贡献。他研究了:

  1. nn体问题以及海因里希·布伦斯关于代数积分的定理。
  2. 限制性三体问题及其积分,其中使用了西格尔在(i)中证明的结果。
  3. 月球的轨道,这同样本质上是一个三体问题。西格尔对乔治·威廉·希尔所发展的月球理论给出了大为改进的版本。
  4. 三体问题的拉格朗日解。西格尔发展了确定平衡点附近周期轨道的一般方法。
  5. 小除数问题,其中西格尔首次得到了收敛性结果。
  6. 乔治·戴维·伯克霍夫正规形式。他考察了乔治·戴维·伯克霍夫关于利用形式幂级数在平衡点附近求解解析哈密顿微分方程的微扰理论解的工作。西格尔给出了不具有收敛到正规形式的变换的系统的例子。
  7. 对稳定性理论的贡献。

一个有趣的插曲发生在20世纪60年代,它让我们对西格尔的数学研究方法有了很多了解。塞尔日·兰在1962年发表了Diophantine geometry,两年后路易斯·乔尔·莫德尔写了一篇批评性的评论。随后西格尔写信给路易斯·乔尔·莫德尔[11]:-

大约一年前,当我第一次看到[Lang的丢番图几何]时,我厌恶地发现我自己对该主题的贡献被歪曲得面目全非,变得难以理解。当你提到瑞普·凡·温克尔时,我的感受得到了很好的表达!

作者的整体风格与我们在数论大师——约瑟夫·拉格朗日卡尔·弗里德里希·高斯,或在较小规模上,戈弗雷·哈罗德·哈代埃德蒙·朗道——的作品中所钦佩的简洁和诚实感相矛盾。刚才Lang又出版了一本关于代数数的书,在我看来,比前一本更糟。我看到一头猪闯进美丽的花园,把所有的花和树都拱了出来。

不幸的是,有许多“同路人”已经败坏了代数和函数论的很大一部分;然而,直到现在,数论尚未被触及。这些人让我想起国家社会主义者的无耻行为,他们唱道:“Wir werden weiter marschieren, bis alles in Scherben zerfällt!'' (我们将继续前进,直到一切化为碎片!)

我担心,如果当前这种无意义抽象的趋势——我称之为空集理论——不能被阻止,数学将在本世纪末之前消亡。...

让·迪厄多内在[1]中写道:-

西格尔终身未婚,将一生献给了研究。

让·迪厄多内解释了他为什么认为西格尔几乎没有博士生:-

……他论文的完美和彻底性没有给使用相同技术进行改进留下多少空间,[这]使许多研究生望而却步,因为要做得比他更好需要新方法。然而,西格尔喜欢教学,甚至基础课程,他出版了关于数论、天体力学和多复变函数论的教科书。

他获得了许多荣誉,其中或许最负盛名的是1978年的沃尔夫奖。

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。