数学史 · 中文镜像

数学家传记

陶拉尔夫·斯科伦Thoralf Skolem

出生
1887年5月23日 挪威布斯克吕桑兹韦尔
逝世
1963年3月23日 挪威奥斯陆

陶拉尔夫·斯科伦是一位挪威数学家,研究数理逻辑和集合论。

完整传记

陶拉尔夫·斯科伦 的父母是 Helene Olette Vaal 和 Even 斯科伦,后者是小学教师。尽管他的父亲是教师,斯科伦 来自一个农民家庭,他的大多数亲戚都是农民。他上了中学,于 1905 年在 Kristiania(后更名为 Oslo)参加了期末考试 Examen artium。然后他进入 Kristiania 大学学习数学,但也修了物理、化学、动物学和植物学的课程。

1909 年,斯科伦 担任物理学家 Kristian Birkeland 的助手,后者因用电子轰击磁化球体获得类似极光效果的实验而闻名,斯科伦 的第一批出版物是与 Birkeland 合写的物理学论文。斯科伦 于 1913 年参加国家考试,以优异成绩通过。他的学位论文 Undersokelser innenfor logikkens algebra (《逻辑代数研究》)被认为非常出色,以至于他的成就被报告给了挪威国王。然而,他继续担任 Birkeland 的助手,并于 1913 年与他一起前往苏丹观察黄道光。尽管作为 Birkeland 的助手从事物理学工作,他仍继续数学研究,在此期间他证明了关于格的显著结果,我们将在下面提到。1915 年,他前往哥廷根,在那里度过了冬季学期。当然,这是在第一次世界大战期间,哥廷根的条件极其困难。1916 年,他回到克里斯蒂安尼亚,被任命为大学的研究员。然而,正如 Fenstadt 在 [5] 中所解释的,他并没有正式攻读博士学位:-

……维戈·布朗 和 斯科伦 一致认为他们两人都不会费心去获得博士学位,大概觉得在挪威,这对年轻科学家的教育没有实际用处。

斯科伦于1918年在克里斯蒂安尼亚获得数学讲师(Docent),同年当选为挪威科学与文学院。尽管他早先与维戈·布朗意见一致,但他还是在1926年决定提交学位论文以获取博士学位[5]:-

……在二十世纪二十年代中期,年轻一代的挪威数学家崭露头角。看来斯科伦当时也觉得他应该满足拥有博士学位的正式要求,并且他从维戈·布朗那里“获得了许可”来提交学位论文。1924年,维戈·布朗曾是挪威理工学院数学教授。

斯科伦在克里斯蒂安尼亚(或1925年更名为奥斯陆)的导师是阿克塞尔·图厄,尽管后者已于1922年去世,即在斯科伦决定提交学位论文的四年前。论文题为Einige Sätze über ganzzahlige Lösungen gewisser Gleichungen und Ungleichungen (关于某些方程和不等式的整数解的若干定理),内容涉及某些代数方程和不等式的整数解。

1927年5月23日,斯科伦与伊迪丝·威廉敏娜·哈斯沃尔德结婚。他继续在奥斯陆大学工作,直到1930年,他搬到卑尔根的克里斯蒂安·米歇尔森研究所担任研究助理。虽然这个头衔听起来并不特别显赫,但实际上这是一个高级职位,斯科伦能够进行独立研究,没有任何行政或教学职责。然而,这份工作的一个条件是他必须住在卑尔根,这有一个缺点,即他无法接触到数学文献。他在卑尔根工作到1938年,当时51岁的他回到奥斯陆,担任大学数学教授。芬斯塔特在[5]中写道:-

[斯科伦]定期讲授代数和数论的研究生课程,很少讲授数理逻辑。[他]天性非常谦逊和内向。他没有创建任何学派,也没有研究生,但通过他的巨大成就和研究动力,他激励了不止一位年轻的挪威数学家。

斯科伦异常多产,发表了约180篇论文,主题包括丢番图方程、数理逻辑、group theory、格论和集合论。然而,正如芬斯塔特在[2]中解释的那样:-

斯科伦的大部分论文发表在挪威的期刊上,国外的数学家并不总能轻易获得这些论文。这导致后来其他人重新发现了他的结果。一个例子是斯科伦-Noether定理。

他在格论方面做了一些早期工作。例如,1912年,他第一个描述了由nn个元素生成的自由分配格。他还在1919年证明了每个蕴涵格都是分配的,并且作为部分逆命题,每个有限分配格都是蕴涵格。这些结果在20世纪30年代被其他数学家重新发现,1936年斯科伦发表了Über gewisse 'Verbände' oder 'Lattices' (关于某些“关联”或“格”),这是对他1912年和1919年论文中自己结果的综述。

斯科伦扩展了利奥波德·勒文海姆的工作(1915年发表),给出了利奥波德·勒文海姆-斯科伦定理,并于1920年发表。该定理指出,如果一阶谓词演算中的理论有模型,那么它有一个可数模型。他1920年对这个结果的证明使用了选择公理,但后来在1922年和1928年,他使用约翰·萨穆埃尔·柯尼希引理(归功于朱利叶斯·科尼格)给出了不需要选择公理的证明。

他对恩斯特·策梅洛的公理集合论进行了改进,在1922年和1929年发表了工作。第一个是讲座Einige Bemerkungen zur axiomatischen Begründung der Mengenlehre (《关于集合论公理辩护的若干评论》)的发表版本,他于1922年在第五届斯堪的纳维亚数学大会上作了该讲座。在这里,他应用勒文海姆-斯科伦定理来展示后来被称为斯科伦悖论的内容:如果恩斯特·策梅洛的集合论公理系统是一致的,那么它必须在一个可数域内可满足。

Jané在[8]中写道:-

斯科伦通常被描绘成主张某些本来很好理解的概念仅仅因为无法在一阶语言中刻画就可疑;特别是,由于集合论的所有一阶形式化(如果一致)都有可数模型,不可数性的概念是有缺陷的。……斯科伦的立场比这更坚实。我认为斯科伦是在主张,为不可数集合的存在性提供的所有证据都是不确定的,而他坚持考虑可数模型的原因是,当时公理化被提出来作为确保集合论的唯一方式,并且集合是什么以及哪些集合存在被声称是由公理及其模型决定的(就像欧几里得几何是关于什么被声称是由大卫·希尔伯特的公理及其模型决定的一样)。在这种情况下,引入可数模型是完全合理的,尤其是因为如果没有集合论的手段,就无法提供其他模型。今天我们可能不再支持这一主张,但如果我们确实相信存在不可数集合,我们就应该愿意遵从斯科伦的要求,即它们的存在性应由某种手段而非仅仅形式公设来证实。

1923年,斯科伦还在他的论文Begründung der elementären Arithmetik durch die rekurrierende Denkweise ohne Anwendung scheinbarer Veränderlichen mit unendlichem Ausdehnugsbereich (通过递归思维模式而不使用具有无限扩展区域的表观变量来证明初等算术)中发展了递归函数理论,作为避免所谓无限悖论的一种手段。在其中,他使用两个系统发展了数论,一个通过原始递归定义对象,另一个系统证明由第一个系统定义的对象性质。用这些他定义了素数并发展了相当多的数论。Jervell在[9]中认为斯科伦是计算机科学的先驱:-

斯科伦的两个系统可以被视为一种用于定义对象的编程语言和一种用于证明对象性质的编程逻辑。

从1933年起,他在元逻辑方面做了开创性工作,并构造了算术的非标准模型。Hao 王宪钟在A survey of Skolem's work in logic中写道,该文收录于[2]:-

如果要挑出一项最引人入胜的成果,那大概就是他在集合论和数论的非标准模型方面的工作。

王宪钟还指出,阅读斯科伦的原始论文[2]是多么有用:-

斯科伦有一种通过具体例子来处理一般问题的倾向。证明的呈现顺序往往似乎与他发现它们的顺序相同。

我们上面提到斯科伦研究代数,也提到了斯科伦-Noether定理。斯科伦于1927年在一篇论文Zur Theorie der assoziativen Zahlensysteme(论结合数系的理论)中发表了这一定理。它刻画了单代数的自同构,后来被埃米·诺特重新发现。

斯科伦曾任挪威数学会主席,并多年担任Norsk Matematisk Tidsskrift(《挪威数学杂志》)的编辑。在Mathematica Scandinavica创办之后(关于该杂志创办的经过,见挪威数学会条目),他担任这份新杂志的编辑。他获得过许多荣誉,例如1954年被挪威国王授予圣奥拉夫皇家勋章一级骑士称号。1962年,他还在特隆赫姆获得了Det Kongelige Norske Vitenskabers Selskab颁发的Gunnerus奖章。

1957年,斯科伦退休,但继续产出顶尖质量的研究。此后数年,他多次前往美国。尽管斯科伦去世时已年近76岁,但他的去世完全出人意料,因为他仍然是一位极其活跃且高产的数学家[5]:-

年龄似乎并未削弱他的研究动力或创造能力。

他曾计划再次前往美国,并已接受邀请,将在那里的几所大学发表演讲。他的去世非常突然。

参考文献

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