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数学家传记

斯蒂芬·斯梅尔Stephen Smale

出生
1930年7月15日 美国密歇根州弗林特

斯蒂芬·斯梅尔因在微分几何方面的工作于1966年获得了约翰·查尔斯·菲尔兹奖章。

完整传记

斯蒂芬·斯梅尔出生在密歇根州东部的弗林特,这是一个以通用汽车公司所在地而闻名的城镇。从五岁起,他就住在农场里,而他的父亲则在城里为通用汽车公司工作。有八年时间,斯梅尔在离他家农舍大约一英里的小学上学。这所学校只有一个教室,因此老师不得不在困难的情况下教育所有年龄段的孩子。此后,他在高中学习,最喜欢的科目是化学。进入密歇根大学时,他的兴趣已转向物理学,但在物理课程不及格后,他转向了数学。他于1952年获得学士学位,次年获得硕士学位。

斯梅尔继续在安娜堡的密歇根大学攻读博士学位,师从R 拉乌尔·博特,并于1957年凭借学位论文Regular Curves on Riemannian 流形获得博士学位。在论文中,他将哈斯勒·惠特尼于1937年证明的平面曲线结果推广到了nn维流形上的曲线。斯梅尔在1956-58年间是芝加哥大学的讲师。

1958年,斯梅尔了解到列夫·庞特里亚金关于结构稳定向量场的工作,并开始应用topological方法来研究这些问题。随后,他在1958至1960年间,凭借国家科学基金会博士后奖学金,在普林斯顿的高等爱德华·斯图迪研究所工作。奖学金的最后六个月,他在里约热内卢的纯粹与应用数学研究所度过。在那里,他收到了诺曼·莱文森的一封信,这促使他研究混沌现象;我们将在下面描述这些思想。

1960年,斯梅尔被任命为乔治·伯克利加利福尼亚大学的数学副教授,次年转任哥伦比亚大学教授。1964年,他回到伯克利加利福尼亚大学担任教授,其职业生涯的大部分时间都在此度过。他于1995年从伯克利退休,并担任香港城市大学教授。

1966年,斯梅尔在莫斯科国际数学家大会上被授予菲尔兹奖。导致这一奖项的工作由René 勒内·托姆描述,见[9]。斯梅尔令人印象深刻的成果之一是他关于广义儒勒·昂利·庞加莱猜想的工作。

此处一段未译出,以下为英文原文The Poincaré conjecture, one of the famous problems of 20th -century mathematics, asserts that a simply connected closed 3-dimensional manifold is a 3-dimensional sphere. The higher dimensional Poincaré conjecture claims that any closed nn-dimensional manifold which is homotopy equivalent to the nn-sphere must be the nn-sphere. When n=3n = 3 this is equivalent to the Poincaré conjecture. Smale proved the higher dimensional Poincaré conjecture in 1961 for nn at least 5.
(Michael Freedman proved the conjecture for n=4n = 4 in 1982 but the original conjecture remained open until settled by G Perelman who was offered the 2006 Fields medal for his proof.)

斯梅尔做出重大贡献的另一个领域是莫尔斯理论,他将其应用于多重积分问题。事实上,斯梅尔利用莫尔斯理论攻克了广义儒勒·昂利·庞加莱猜想。

斯梅尔的另一个发现与奇怪吸引子有关。经典力学中的吸引子是一种描述动力系统行为的几何方式。有三种经典吸引子:表征稳态系统的点、表征周期系统的闭合环,以及结合多个循环的环面。斯梅尔发现了导致混沌动力系统的奇怪吸引子。奇怪吸引子在所有放大尺度上都有精细结构,是最早被研究的分数维图形之一。

斯梅尔的职业生涯在20世纪60年代末改变了方向,见[2]:-

到六十年代末,斯梅尔已转向应用领域。他用动力系统对物理过程进行建模,开辟了新的探究方向。nn体问题和电路理论是斯梅尔用动力系统语言表述的应用之一。在七十年代的大部分时间里,Steve专注于经济学,将拓扑学和动力学注入一般经济均衡的研究。在确立了均衡的性质之后,斯梅尔开始思考计算均衡的算法。传统上算法的收敛理论是局部的,而斯梅尔为这些问题引入了全局视角。算法是否相当可靠,以及预期需要多少次迭代?……

斯梅尔最近的工作是理论计算机科学。他与合作者L Blum和M Shub一起,开发了一种计算模型,该模型既包括艾伦·图灵机方法,也包括数值分析的数值方法。

斯梅尔因其工作获得了许多荣誉。除了上述约翰·查尔斯·菲尔兹奖章外,他还于1966年被美国数学会授予奥斯瓦尔德·维布伦几何学奖:-

……因他对微分拓扑各个方面的贡献。

1996年,斯梅尔获得了国家科学奖章([2]),因为:-

……四十年来在基础研究问题上的开创性工作,这些工作导致了纯数学与应用数学的重大进展。

斯梅尔的贡献在[2]中得到了很好的总结:-

在整个职业生涯中,斯梅尔处理数学问题时,具有向他人学习的学识、不受传统智慧约束的胆识,以及采用新方法和构建原创框架的能力与远见。事后看来,斯梅尔的发展显得如此自然,然而却没有其他人想到它。

斯梅尔获得了以下大学授予的荣誉学位:华威大学(1974年)、安大略省金斯顿的皇后大学(1987年)、密歇根大学(1996年)、巴黎皮埃尔和玛丽·居里大学(1997年)、香港城市大学(1997年)、罗斯托夫国立大学(1999年)和热那亚大学(2004年)。他还被选为里约热内卢纯粹与应用数学研究所(1990年)、都柏林三一数学学会(1991年)、Moscow Mathematical Society(1997年)和伦敦数学会(1998年)的荣誉会员。

除上述奖项外,斯梅尔还于1988年因论文On the Efficiency of Algorithms in Analysis获得美国数学协会颁发的肖维勒奖。次年,他获得工业与应用数学学会颁发的冯·诺伊曼奖,该机构还在2005年授予他尤尔根·莫泽尔奖。随后在2007年,他荣获沃尔夫奖:-

……因其开创性贡献在微分拓扑学、动力系统、数学经济学以及数学其他分支的形成中发挥了根本性作用。

最后我们注意到,斯梅尔继续担任香港城市大学杰出大学教授直至2001年。他于2002年被任命为芝加哥丰田技术学院教授。随后在2009年,他再次被任命为香港城市大学杰出大学教授。

参考文献

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延伸资源

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