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数学家传记

尤里·维加Jurij Vega

出生
1754年3月23日 奥地利帝国卢布尔雅那扎戈里察(今斯洛文尼亚)
逝世
1802年9月26日 奥地利维也纳

尤里·维加写过关于火炮的著作,但他最为人所铭记的是他的对数表和三角函数表。

完整传记

Georg Vega的名字有不同版本,所以我们先解释这些。他出生时的名字是维加 Bartolomej Veha,但后来在他20多岁时,他开始使用他名字的德语版本 Georg Freiherr 尤里·维加。他名字的拉丁语版本是 Georgius Bartholomaei Vecha,1754年3月24日他在莫拉夫采受洗时用的就是这个拉丁语版本的名字。他的父亲 Jernej Veha(1702-1760)是个贫穷的农民,在他儿子六岁时去世。Jernej Veha 于1737年与 Agata Orehek 结婚,他们有两个孩子,Anton(生于1740年)和 Helena(生于1743年)。1749年11月 Agata 去世后,Jernej 于1752年4月30日在莫拉夫采与 Helena Maselj 结婚。他们有四个孩子,Jera(生于1753年)、维加(本传记的主人公,生于1754年)、Marija(生于1756年)和 Polona(生于1758年)。在本传记中,我们将使用维加这个名字,他在大约25岁时选择了这个名字,而不是原来的 Veha,后者意为“不可靠的人”。

维加在扎戈里察度过了童年时光,并在那里上小学。在这个年幼的年纪,他就表现出对书籍的极大热爱和学习的渴望。他的老师看出这个学生非常聪明,但他的家人不希望他继续接受教育,因此维加决定必须离开家,在没有任何家庭帮助的情况下接受教育。于是,他于1767年进入卢布尔雅那的耶稣会中学,在那里学习直到1773年,当时他十九岁。在这所学校,除了数学,他还学习拉丁语、希腊语、宗教、德语、历史、地理和科学。然而,1773年7月21日,教皇克雷芒十四世颁布了《主及救赎者》诏书,解散了耶稣会。维加不得不在卢布尔雅那的国立文法学校继续学业。这所学校的数学老师是Josef Maffei,他很快意识到维加在计算方面有非凡的天赋。维加后来在生命中表达了对Maffei教学的感激,将一本书献给了他。他写道:-

我始终记得您在莱巴赫文法学校给我上的最初几堂课,我愉快地回忆起这段时光,您将我从未入数学之门引领到入门,我感激地将这本书献给您。

如果提到莱巴赫可能引起混淆,我们指出这是卢布尔雅那的德语名称。这所学校的其他重要老师有Gregor Schoettl,他教维加物理,以及Gabrijel Gruber,他教他力学和水力学。1775年,他以班级最佳学生的身份从文法学校毕业后,成为内奥地利的航海工程师,“k.k. Navigations-Ingenieur”。很可能Gabrijel Gruber影响了维加从事这一职业。在从事这项工作时,他在卢布尔雅尼察河、穆拉河、德拉瓦河和萨瓦河上工作,承担了一些由Gruber设计的项目。这些河流是斯洛文尼亚的主要河流,最终都流入多瑙河。卢布尔雅尼察河流经卢布尔雅那市。萨瓦河流近卢布尔雅那,然后穿过萨格勒布,在贝尔格莱德汇入多瑙河,而德拉瓦河穿过斯洛文尼亚东部,在汇入多瑙河之前与穆拉河汇合。维加作为航海工程师度过的五年里,他通过自学继续增加数学和物理知识。

维加看到作为航海工程师在职业上进展的机会很少,因此他自愿服兵役,搬到维也纳,并于1780年4月7日加入炮兵。同年11月18日,他被任命为维也纳炮兵学校的数学讲师。第二年,他被提升为维也纳“Garnisons-Artillerie-Distrikt”的少尉。他是一位才华横溢的教师和作家,具有出色的计算能力,正是他明显的才能使他迅速晋升。他很快意识到,由于缺乏好的教科书,数学教学变得困难得多。纠正这一点的方法当然是编写自己的教科书,这就是维加在被任命为讲师后不久开始做的工作。他根据在炮兵学校讲授的课程出版了四卷本的Vorlesungen über die Mathematik (数学讲义),第一卷于1782年出版。

在教科书第二卷出版之前,维加出版了他著名的表册中的第一本,即Logarithmische, trigonometrische, und andere zum Gebrauche der Mathematik eingerichtete Tafeln und Formeln (供数学使用的对数、三角和其他表及公式)(1783年)。他的名字出现在标题页上,为“Georg Vega,k.k.第二野战炮兵团少尉和数学讲师”。注意k.k.代表‘kaiserlich/königlich’或‘kaiserlich österreichisch/königlich böhmisch’,即‘奥地利帝国/波希米亚王国’。在该书的前言中,维加解释说,他的目标是制作精度卓越但价格低廉的表册。计算是在维加所教的士兵帮助下完成的,他对计算的准确性如此自信,以至于承诺每发现一个错误就奖励一个金币。让我们简要看一下这本书的内容。这本书的主要目的是给出从1到100,000的自然数的常用对数,精确到七位小数。第二个表给出了从1到10,500的所有与2、3和5互质的自然数的因子。第三个表给出了从1到1000的自然数的自然对数,精确到八位小数,以及从1000到10,000的素数的自然对数。第四个表给出了e的整数次幂。然而,这些表之后还有20个进一步的表。

1784年4月1日,维加晋升为中尉,同年,他的教科书第二卷问世。我们应当注意,维加对表格的喜爱延伸到了他的教科书,因为第二卷包含三角函数表。1787年对维加来说尤其多事。他于3月1日被任命为“投弹兵军团”的数学教授,并在这一年出版了Praktische Anweisung zum Bombenwerfen (投弹实用指南)。也是在这一年,33岁的维加娶了16岁的Josefa Swoboda。她是来自Ceské Budejovice的一位捷克贵族的女儿。1787年在该地区的历史上也很重要,因为维加在随后几年将参与的战争就是从这一年开始的。这些战争的背景要追溯到1781年,当时奥地利的约瑟夫二世与俄罗斯的叶卡捷琳娜大帝谈判达成了一项协议。约瑟夫的目标是在与普鲁士发生冲突时获得军事支持,但在俄罗斯激怒奥斯曼帝国后,后者于1787年对俄罗斯宣战。奥地利因1781年的协议而不情愿地被拖入冲突,当土耳其人于1788年进攻奥地利时,维加明确表示他希望积极参与战斗。当然,像他这样职位的人本应留在维也纳,但维加热衷于将他在数学军事应用方面的理论专长应用于实际情况。他被指派在陆军元帅Ernst Gideon von Laudon(1717-1790)麾下服役,以努力击退土耳其人。Von Laudon早已退役,但被召回领导对由土耳其人控制的贝尔格莱德的进攻。奥地利军队于1789年9月15日围攻贝尔格莱德,维加指挥迫击炮连,这项任务他特别胜任,因为他数学研究的一个课题就是重型迫击炮的研究。随后三周的战斗十分激烈,但他的战友们惊叹于维加会在炮弹从头顶飞过时坐着计算对数。重型迫击炮的有效使用——其仰角由维加校正——是奥地利人于1789年10月8日攻占贝尔格莱德的主要因素。

维加的计算能力,常常在军事战役期间进行,清楚地体现在他将π计算到140位的非凡成就上,这一记录保持了50多年。这出现在他1789年发表的一篇论文中,那一年他参与了与土耳其人的战斗。Tomaz Pisanski在[1]中讨论了计算π小数位的方法。他写到维加的成就:-

我们提到斯洛文尼亚数学家维加的贡献……不是因为他比同时代人更努力,而是因为他有更好的算法。

这个更好的算法是什么?他用了两个公式,基本上是用一个来检验另一个,即

π4=5arctan(17)+2arctan(379)\Large\frac{\pi}{4}\normalsize = 5 \arctan(\large\frac{1}{7}\normalsize ) + 2 \arctan(\large\frac{3}{79}\normalsize )π4=2arctan(13)+arctan(17)\Large\frac{\pi}{4}\normalsize = 2 \arctan(\large\frac{1}{3}\normalsize ) + \arctan(\large\frac{1}{7}\normalsize )

奥地利与土耳其之间的战斗在1790年7月27日签署停战协定后结束,但一年多之后才签署了条约,即1791年8月4日的《西斯托瓦条约》。该条约签署后,维加回到维也纳的教职。维加的儿子亨里克生于1791年,1792年4月20日,第一次反法同盟战争爆发,奥地利此时正与法国作战。在随后的几年里,维加参与了许多战役,但也有能够专注于数学的时期。1753年,奥地利、普鲁士、西班牙、联省共和国和大不列颠结盟对抗法国,对维加来说是特别多事的一年。1793年4月,他被提升为少校,同年9月,他的女儿玛丽亚·特蕾莎出生。他曾隶属于达戈贝尔特·西吉斯蒙德·维尔姆泽伯爵指挥的莱茵帝国军队,并参与了那支军队在约四周战斗后于1793年10月13日突破维桑堡防线的行动。这些法国防御工事由一系列很早以前修建的堡垒组成,用以保护阿尔萨斯免受来自东方的攻击。维加也属于11月10日从法国人手中夺取路易堡的奥地利部队。尽管取得了这些胜利,法国人也赢得了胜利,收复了失地。维加在战斗期间多次回到维也纳,在那里他能够继续从事数学研究,并继续发表成果。

Logarithmisch trigonometrisches Handbuch (对数-三角手册)于1793年以德语和拉丁语出版。这本7位对数表包含从1到100,000的自然数的对数表以及三角函数对数表。这部非凡的著作历经100多版,包含的不仅仅是表格,因为维加在序言中解释了对数理论,然后给出了如何使用这些表格的有用例子。1794年他前往斯图加特,在那里待了两个月,同年,他当选为哥廷根皇家科学与人文学会会士。基于阿德里安·弗拉克的表格的10位表Thesaurus logarithmorum completus (对数全宝典)于1794年问世,这同样是一部非凡的著作,其第90版于1924年出版。

维加继续参加作为法国大革命战争一部分的战斗。他参加了1795年的曼海姆战役,并负责引入一种射程大大增加的新型重型臼炮。他还参加了1795年10月29日的美因茨战役,这是法国与奥地利军队之间的一场战斗,结果奥地利获胜。他的第三个孩子Franc于1796年2月出生,并于5月11日被授予玛丽亚·特蕾莎军事骑士十字勋章。同年10月,当奥地利军队围攻凯尔的堡垒时,维加再次在场。凯尔围城战持续到1797年1月,法国守军投降并撤退。在仍在服役期间,他为Logarithmische, trigonometrische, und andere zum Gebrauche der Mathematik eingerichtete Tafeln und Formeln(用于数学的对数、三角和其他表格与公式)第二版撰写了序言,时值1797年2月。在这篇序言中,他解释说,尽管第一版是在维也纳出版的,但第二版无法在那里出版,因此他被迫在国外寻找出版商。这第二版在莱比锡出版。同样在这篇序言中,他说他计划再出版三本数学表格书。第一本面向初学者,第二本面向成熟的数学家,第三本面向天文学家、航海者以及所有从事困难计算的人。1797年10月18日的坎波福尔米多条约结束了敌对行动,奥地利人接受了拿破仑·波拿巴领导下法国人的胜利,此后维加能够花更多时间在数学上。在接下来的几年里,他写了许多研究论文,并继续致力于他的表格的新版本。例如,他于1798年发表了论文Mathematische Betrachtungen über eine sich um eine unbewegliche Achse gleichförmig drehende feste Kugel(关于绕固定轴旋转的实心球的数学思考)。他的教科书Vorlesungen über die Mathematik(数学讲座)的第三卷,他在加入军事战役之前已完成,已于1788年出版,但现在他能够致力于第四卷,该卷于1800年出版。同年,他出版了Versuch über die Enthüllung eines Geheimnisses in der bekannten Lehre der allgemeinen Gravitation(关于著名万有引力学说中一个秘密的揭示的论文)。然而,1800年7月对维加来说是一个悲惨的月份,因为他的妻子Josefa于7日去世,然后不到两周后,他的女儿Maria Tereza去世。

1800年8月22日,维加被授予世袭男爵头衔,包括拥有自己纹章的权利。也许在这一点上我们应该注意到授予维加的其他荣誉。他当选为埃尔福特应用科学科学院、布拉格皇家波希米亚学会以及柏林科学院的成员。1802年初,维加晋升为中校。1802年9月11日,他将最后一部作品寄给维也纳的一家出版商,几天后的9月17日,他被报告失踪。搜索一直未成功,直到9月26日他的尸体在维也纳附近的努斯多夫的多瑙河中被发现。官方死因是事故,但一些人怀疑他自杀,而另一些人怀疑他被谋杀。一个常见的理论认为他在试图购买马匹后被磨坊主谋杀,这似乎没有事实依据。

所展示的图片来自为纪念他而发行的斯洛文尼亚50托拉尔纸币。斯洛文尼亚发行了三枚纪念币,以纪念他2004年诞辰250周年。还发行了一枚斯洛文尼亚邮票以纪念他。1997年7月30日发现的小行星14966 Jurijvega以他的名字命名,维也纳的一条街道也是如此。

参考文献

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