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数学家传记

埃伦弗里德·瓦尔特·冯·切恩豪斯Ehrenfried Walther von Tschirnhaus

出生
1651年4月10日 德国基斯林斯瓦尔德(格尔利茨附近)(今波兰斯瓦夫尼科维采)
逝世
1708年10月11日 德国德累斯顿

埃伦弗里德·瓦尔特·冯·切恩豪斯是一位德国数学家,研究方程的解和曲线。他最著名的是从n次方程中消去n-1次项的变换。

完整传记

埃伦弗里德·瓦尔特·冯·切恩豪斯(或Tschirnhausen)出生于德国的Kieslingswalde,但自1945年以来,该镇被称为Sławnikowice,位于波兰西部。他是父母Christoph 冯·切恩豪斯和Elisabeth Eleonore Freiin Achyll von 斯特林的最小的儿子和第七个孩子。Christoph是撒克逊贵族的土地所有者,而Elisabeth是德国和苏格兰血统,与数学天赋的斯特林家族有远亲关系。当冯·切恩豪斯六岁时,他的母亲去世了,但他由一位慈爱的继母抚养长大。他的教育一直由私人教师进行,直到他十五岁,这为他的人生提供了极好的广泛教育开端。1666年,他进入位于Görlitz的文理中学,在那里度过了两年准备大学入学。在这个阶段,他对数学有着浓厚的兴趣,并私下学习这门学科,以超越在学校学到的材料。

他于1668年秋进入莱顿大学,在那里学习数学、哲学、物理学和医学。他还在1669年6月8日在莱顿注册了法学院,但似乎对那个学科没有太大兴趣。他了解到医学的最新进展,例如哈维关于血液循环的理论。他还从Pieter van 弗兰斯·范斯霍滕(著名数学家弗兰斯·范斯霍滕的同父异母兄弟)那里接受私人课程,后者向他介绍了勒内·笛卡儿的数学和哲学。1672年,荷兰和法国之间爆发战争,冯·切恩豪斯加入了学生队伍。他没有参加实际战斗,但尽管如此,这意味着他的学业中断了十八个月。冯·切恩豪斯于1674年开始欧洲之旅。从Kieslingswalde出发,他首先回到莱顿,在那里他的校友Pieter van Gent将他介绍给Baruch de Spinoza。冯·切恩豪斯成为Spinoza主持的辩论俱乐部的常客,这使他渴望创办一个科学院,后来他试图建立。我们顺便注意到,他不仅是van Gent的终身朋友:他还是他的赞助人,以至于后来他支付他作为通讯员、编辑和翻译的服务费用。带着Spinoza的推荐信,冯·切恩豪斯于1675年5月访问英国,在那里他会见了皇家学会的秘书Oldenburg。Oldenburg将他介绍给罗伯特·波义耳德尼·帕潘艾萨克·牛顿等人。他还在伦敦会见了约翰·柯林斯,在牛津会见了约翰·沃利斯。他向约翰·柯林斯约翰·沃利斯展示了他解方程的方法,但这些结果后来证明是已知结果的特例。带着Oldenburg的推荐信,他于1675年秋前往巴黎,在那里停留了一段时间,会见了哥特弗里德·威廉·莱布尼茨克里斯蒂安·惠更斯。Nadler [3]引用了G H Schuller在1675年秋写给Spinoza的一封信,信中描述了冯·切恩豪斯在巴黎会见哥特弗里德·威廉·莱布尼茨的情形:-

[冯·切恩豪斯]在[巴黎]遇到了一位名叫哥特弗里德·威廉·莱布尼茨的人,学识非凡,精通各门科学,并且摆脱了常见的神学偏见。[冯·切恩豪斯]与他建立了密切的友谊,基于这样一个事实:他和他一样,正在研究完善理智的问题,而且他认为没有什么比这更好或更重要。在伦理学方面,他说,哥特弗里德·威廉·莱布尼茨最为精通,并且完全根据理性的指示说话,不受情感影响。他补充说,在物理学,特别是在关于上帝和灵魂的形而上学研究中,他最为精通……

哥特弗里德·威廉·莱布尼茨安排冯·切恩豪斯研究勒内·笛卡儿未发表的论文,他还获得了布莱兹·帕斯卡罗贝瓦尔未发表的论文。在研究这些之后,冯·切恩豪斯在给G H Schuller、Pieter van Gent和Spinoza的信中报告了他的发现。他会见了François Villette,并观察了他正在进行的关于燃烧镜和矿物熔化的众多实验。在巴黎期间,冯·切恩豪斯教了Jean-Baptiste Colbert的一个儿子,但由于冯·切恩豪斯不懂法语,课程不得不用拉丁语进行。1676年11月,他离开巴黎,陪同西里西亚的Nimpsch伯爵。他们首先前往里昂,在那里冯·切恩豪斯再次会见了Villette,并与他一起进行了燃烧镜实验。然后他前往都灵、米兰、威尼斯、博洛尼亚和罗马。他所到之处都与顶尖科学家接触,包括罗马的Athanasius Kircher和Alfonso 吉奥万尼·阿方索·博雷利。他的旅行继续,访问了那不勒斯、西西里、米兰和日内瓦,然后于1679年返回巴黎、海牙(在那里他拜访了克里斯蒂安·惠更斯)和汉诺威(在那里他拜访了哥特弗里德·威廉·莱布尼茨)。在这次长途旅行中,冯·切恩豪斯继续通过信件向哥特弗里德·威廉·莱布尼茨报告他的观察和发现,并收到有用的回复。例如,1678年4月30日,冯·切恩豪斯从罗马给哥特弗里德·威廉·莱布尼茨写了一封长信(见[10])。在信中,他讨论了几个数学问题,包括高次方程的求解。他提出代数学是一门广泛的学科,其中包含组合数学作为一部分。他写道:-

许多人错误地认为组合数学艺术是一门独立的科学,必须在代数学和其他科学之前掌握。事实上,有些人认为组合数学艺术中的内容比通常称为代数学的艺术更多;换句话说,女儿知道的比母亲多。但仅从幂的构成来看,即使没有别的,也显然表明组合数学艺术是通过代数学来掌握的。

哥特弗里德·威廉·莱布尼茨 回复道:-

……你的话无疑针对我,因为如你所说,以这种方式思考的“许多人”,我相信,除我之外寥寥无几。然而,我相信你的观点是正确的,因为你似乎没有理解我。因为如果你认为组合术是寻找变差数的科学,我坦然承认它从属于数的科学,因而从属于代数,因为数的科学也从属于代数。……但对我来说,组合术实际上远非如此,而是形式或相似与不相似的科学,而代数则是量或相等与不等的科学。

在他的信中,哥特弗里德·威廉·莱布尼茨 还批评了 冯·切恩豪斯 对代数方程的解法。他还阐述了他所发展的微积分的一些基本原理。

1679年结束漫长的旅行后,冯·切恩豪斯回到家乡基斯林斯瓦尔德住了一段时间。他在机械师约翰·霍夫曼的协助下,从事圆形和抛物面镜的制造。这些镜子使他能通过聚焦阳光获得高温。然而,他很快又踏上旅途,于1680年经荷兰和比利时前往巴黎。1682年他第三次访问巴黎,并于7月22日当选为Académie des Sciences院士。他曾希望获得养老金,以便在经济上自由地继续科学研究,但未能如愿。同样在1682年,他在基斯林斯瓦尔德与伊丽莎白·埃莱奥诺雷·冯·莱斯特结婚。她是萨克森选帝侯宫廷一位重要成员的千金。1684年,冯·切恩豪斯的父亲去世,将基斯林斯瓦尔德的家族庄园留给了他。冯·切恩豪斯的妻子接管了庄园的管理,以便他有时间继续科学研究。

冯·切恩豪斯 研究方程的解法和曲线。他发现了一种变换,当应用于一个 nn 次方程时,得到一个 nn 次方程,其中不含 xn1x^{n-1}xn2x^{n-2} 项。我们上面已经指出,他已经与 哥特弗里德·威廉·莱布尼茨 讨论过解方程的方法,后者指出了困难。尽管如此,冯·切恩豪斯 于1683年在 Acta Eruditorum 上发表了他的变换,并在这篇文章中展示了如何用它来解一般三次方程。然而,他认为该方法可以解任意次方程的信念是错误的,正如 哥特弗里德·威廉·莱布尼茨 已经向他指出的那样。他还在1682年研究了回光线,即从点光源发出的光线经给定曲线反射后的 包络。他在曲线方面的工作被人们铭记,因为一种正弦螺线以他的名字命名。大约在这个时候,冯·切恩豪斯 正计划写一部阐述他哲学的重要著作。1682年,他寄了一份他打算 克里斯蒂安·惠更斯 的方案,但过了六年这部作品才完成。1686年,他出版了 Medicina corporis (物体的哲学),然后在次年出版了 Medicina mentis (心灵的哲学)。这两部作品被合为一卷,也于1687年出版,然后1695年出版了第二版,标题为 Medicina mentis sive artis inveniendi praecepta generali (发现心灵哲学或艺术的通用规则)。Van Peursen 写道[14]:-

他沿着理性主义思想家如 勒内·笛卡儿尼古拉斯‧马勒伯朗士 和 Spinoza 已经勾勒的路线前进。他的独创性在于努力纠正这些哲学。他通过将他的整个哲学置于发明的视角下来做到这一点。

冯·切恩豪斯 论证道[14]:-

……一个人可以在不知道其实际运作方式的情况下进行智力及其他操作。冯·切恩豪斯经常举我们使用双手却对其生理结构一无所知的例子。因此,我们可以钦佩一位钟表匠的手工能力和技巧,而他对自己的双手如何运作却一无所知。冯·切恩豪斯哲学的整体方法正是基于这一观念,使读者能够以最自然甚至天真的方式实践ars inveniendi。

1700年,冯·切恩豪斯出版了Gründliche Anleitung zu nützlichen Wissenschaften(有用科学详尽指南),该书受到哥特弗里德·威廉·莱布尼茨的赞扬,并极大地影响了Christian Wolff。

Hofmann [1] 写到冯·切恩豪斯对数学的浓厚兴趣:-

冯·切恩豪斯在寻找算法的过程中耗尽了他的数学才能。由于缺乏对数学命题之间更深刻关系的洞察,他过于轻易地根据所获得的特定结果断言一般关系的存在。此外,他不愿直接接受其他数学家的建议,尽管他后来会将这些建议采纳为自己的发明并如此发表。这种策略导致了与哥特弗里德·威廉·莱布尼茨克里斯蒂安·惠更斯菲利普·德拉伊尔雅各布·伯努利约翰·伯努利的激烈争论,并最终使他失去了科学声誉。

本引文提到的与哥特弗里德·威廉·莱布尼茨的争论发生在1682-84年,涉及代数曲线代数求积的可能性。在Medicina mentis(心灵哲学)出版后,Fatio de Duiller正确地指出,冯·切恩豪斯在书中提出的求曲线切线的方法是不正确的。这场争论也在1687-89年间持续了几年。

除了在哲学和数学方面的工作外,冯·切恩豪斯还是一位科学家,除其他事项外,他在1680年代实验用黏土混合可熔岩石制作瓷器。他的许多实验涉及使用燃烧镜,借此他能够产生比以往更高的温度。1694年,他宣布在前一年冬天成功进行了生产瓷器的实验。到1696年,他正在与萨克森选帝侯奥古斯特二世讨论建造玻璃和瓷器工厂的事宜。选帝侯提出了条件,首先冯·切恩豪斯要找到[12]:-

……萨克森所有出产碧玉、玛瑙、紫晶和黄玉等宝石的地方。

这些地方将提供工厂所需的原材料,并指示出建厂的最佳地点。约1699年,玻璃工厂在德累斯顿和格吕克斯堡建立,其建造由冯·切恩豪斯监督。他在1701至1702年冬季前往荷兰,考察了代尔夫特等地的陶瓷工厂,然后才将自己的瓷器投入生产。从1702年起,他与约翰·弗里德里希·伯特格[12]合作:-

……一个有过化学经验和实验室技能的骗子兼惯犯……

研究生产瓷器的问题。冯·切恩豪斯的妻子伊丽莎白已于1692年去世,1704年2月他再婚,第二任妻子是伊丽莎白·冯·德·舒伦堡·祖·米尔巴赫。1706年瑞典入侵萨克森,迫使奥古斯特于9月签署《阿尔特兰施泰特条约》正式退位。这使冯·切恩豪斯的瓷器工厂陷入极大困境。然而战后,他被授予哈勒大学校长的职位,但仍留在其家族领地基斯林斯瓦尔德。各国政府为获取他的瓷器技术展开了激烈竞争,但冯·切恩豪斯将技术秘而不宣,最终在深陷债务中结束了一生。舍恩费尔德写道[12]:-

冯·切恩豪斯和伯特格于[1708]年10月烧制出第一件真正的无釉瓷器杯。该杯由在1350°C以上烧制的钙质瓷制成(这一温度可产生硬质瓷)。其不熔成分是来自科尔迪茨的高岭土,可熔成分是雪花石膏和硫酸钙。这一突破后仅数日,冯·切恩豪斯便因痢疾去世。“胜利!成功!”是他最后的遗言。

1710年,迈森的一家工厂开始生产他的瓷器,次年维也纳也有一家工厂投产,而冯·切恩豪斯瓷器的首次大规模销售于1713年在莱比锡博览会上进行。

Hofmann 对他的贡献作了如下评价 [1]:-

在大学期间,他缺乏一位善良、有经验而又严格的老师的指导,这样的老师本可以约束他过于旺盛的性情,缓和他对 勒内·笛卡儿 思想的过度热情,并使他养成更多的自我批评精神。即便如此,冯·切恩豪斯 的成就——常常是在条件不足的情况下取得的——远比他同时代大学科学教师的平均贡献更为重要。事实上,甚至他的错误也被证明是对其他科学家重要而有成果的激励。

虽然这些批评意见在针对 冯·切恩豪斯 的数学贡献时可能是公允的,但在考虑他的哲学贡献时可能就过于苛刻了,因为他在哲学上确实超越了 勒内·笛卡儿 的思想。

参考文献

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