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数学家传记

爱德华·华林Edward Waring

出生
1736年 英格兰什罗普郡什鲁斯伯里附近老希思
逝世
1798年8月15日 英格兰什罗普郡庞茨伯里

爱德华·华林是一位英国数学家,给出了许多关于将数分解为幂和与素数和的结果。

完整传记

爱德华·华林的父亲John Waring是个农民。他的家族有几代人住在什罗普郡的米顿。John Waring与伊丽莎白结婚,他们的儿子华林在什鲁斯伯里学校接受教育。

华林于1753年3月24日进入剑桥大学莫德林学院。他获得了米尔布里奇奖学金,并被录取为减费生(Sizar),这意味着他支付减免的学费,但基本上作为仆人来弥补学费的减免。他立即以数学能力给老师留下深刻印象,并于1757年以高级数学荣誉学位考试一等及格者(Wrangler)的身份获得学士学位。

1758年4月24日,华林被选为莫德林学院的研究员。华林最著名的著作是Miscellanea analytica de aequationibus algebraicis et curvarum proprietatibus(关于代数方程和曲线性质的分析杂录),他在接下来的几年里致力于此。他将这部著作的第一章提交给皇家学会,但此后两年没有任何进展。当华林于1759年被提名为剑桥大学卢卡斯数学讲席时,这部著作以Miscellanea Analytica(关于代数方程和曲线性质的分析杂录)的形式分发,以证明尽管他年轻,但有资格担任该职位。

剑桥大学圣弗瑞兹·约翰学院的威廉·鲍威尔对于谁应该填补卢卡斯数学讲席有自己的想法,并试图阻止华林被任命。他发表了一本名为Observations的小册子,批评华林并怀疑他的数学能力。华林于1760年1月25日以A reply to the observations小册子回应了这一批评。鲍威尔仍然按照自己的议程,不会轻易放弃,并立即以Defence of the observations回应。约翰·威尔逊现在写了A letter来支持华林,这足以让他在1760年1月28日被确认为卢卡斯教授,年仅23岁。

Miscellanea Analytica(关于代数方程和曲线性质的分析杂录)于1762年作为完整著作出版时,华林选择称其为第二版。相当奇怪的是,尽管是第二版,它却被赋予了一个新标题Meditationes Algebraicae(代数沉思录)。我们将在下面进一步评论这部重要著作,涵盖方程理论、数论和几何学等主题。1763年6月2日,华林被选为皇家学会的会士。

1764年,拉朗德发表了Life of Condorcet。在这部著作中,声称英国没有一流分析学家。华林迅速对此评论做出回应,写信给皇家天文学家内维尔·马斯基林。在信中,华林指出让·勒朗·达朗贝尔莱昂哈德·欧拉约瑟夫·拉格朗日都曾赞扬他1762年的工作。华林写道,在书中他给出了:-

... 大约三到四百个各种类型的新命题,远多于任何其他英国作家所给出的。

华林知道他的工作没有被广泛阅读,因为他补充说,他:-

... 从未听说英格兰剑桥以外的任何读者,费心去阅读和理解它 ...

很少有人读过这本书的原因,部分是因为主题困难,部分是因为华林不善交流,部分是因为他没有良好的代数符号。将华林与保罗·鲁菲尼进行比较是合理的,后者在大约150年后,因其代数工作而遭受了同样的命运,原因也大致相同。

人们不会想到卢卡斯数学教授会去攻读医学学位,但这正是华林所做的,他于1767年获得医学博士学位。他在伦敦多家医院短暂行医,随后在剑桥的阿登布鲁克医院,最后在亨廷顿郡圣艾夫斯的一家医院。然而,到1770年他已放弃行医[8]:-

……他非常近视,举止非常害羞,因此很快就放弃了他的职业。

有人可能会问,华林如何能同时行医并担任卢卡斯讲席。嗯,他从未将授课作为其职责的一部分。有些人声称,这是因为他的思想如此深刻,以至于无法在讲座中传达,但说实话,更可能的原因是他不善沟通,笔迹几乎无法辨认。[我同意,这类问题并没有阻止其他人讲课!]

1776年,华林与Mary Oswell结婚。他们曾在什鲁斯伯里住了一段时间,但玛丽不喜欢这个城镇,于是夫妇俩搬到了华林位于庞特斯伯里普莱利的庄园。

正如我们已经注意到的,华林1762年的Miscellanea Analytica ...(关于代数方程和曲线性质的分析杂录)为后续著作奠定了基础。涵盖几何学的Proprietates algebraicarum curvarum(代数曲线的性质)于1772年出版。涵盖方程理论和数论的Meditationes Algebraicae(代数沉思)于1770年问世,1782年出版了扩充版。另一部著作Meditationes analyticae(分析沉思)于1776年出版,1785年出版了新的扩充版。

Meditationes Algebraicae(代数沉思)中,华林证明了方程根的所有有理对称函数都可以表示为系数的有理函数。他推导出一种表示对称多项式的方法,并研究了分圆方程xn1=0x^{n} - 1 = 0。这项工作使华林成为伽罗瓦理论最早的贡献者之一。特别是,在讨论第3章问题22时,Weeks写道[3]:-

华林处理这个例子的最重要方面是四次方程的根与其预解三次方程之间的对称关系。这本质上是对称函数理论中的第一个结果(超出了第1章中出现的基本构建块),该理论的系统发展直到19世纪才出现(约瑟夫·拉格朗日卡尔·弗里德里希·高斯等),并最终被置换群理论(埃瓦里斯特·伽罗瓦卡米耶·若尔当……)所继承。

Meditationes Algebraicae(代数沉思)的第4章包含如下结果:-

k 个未知数的 k 个方程可以化为一个未知数的一个方程。

他的结果——原方程次数的乘积等于化简后单个方程的次数——被称为艾蒂安·贝祖的推广定理。

本书的其余部分涉及数论,华林在这一领域取得了一些有趣的进展。他指出,任何偶数都可以写成两个素数之和,每个奇数要么是素数,要么是三个素数之和。这一结果现在被称为Goldbach conjecture,是数学中最著名的未解决问题之一。尽管克里斯蒂安·哥德巴赫在给莱昂哈德·欧拉的信中提出他的问题远早于华林出版Meditationes Algebraicae(代数沉思),但仍然值得注意的是,华林的版本是第一个被发表的。

华林还陈述了如今被称为“华林定理”的内容,但没有给出证明:-

每个整数都等于不超过 9 个立方数之和。同样,每个整数都是不超过 19 个四次方数之和,依此类推……

1909 年,大卫·希尔伯特证明了:给定任意整数nn,存在一个整数mm(依赖于nn),使得每个整数都是mmnn次方数之和。有理由认为,华林在陈述“华林定理”时,心中所想的就是这类结果。大卫·希尔伯特的证明引出了数论中若干重大的新定理。

华林还撰写了关于代数曲线的著作,将四次曲线分为12个主要类别和84551个细分。

与华林同时代的作者们对他的若干描述并不太恭维。有人写道,他:-

……是人类性格中虚荣与谦逊最强烈的结合之一。然而,前者是他的主要特征。

另一个人说他是:——

……英格兰所产生的最伟大的分析学家之一……[在他生命的最后阶段]陷入了近乎精神错乱的深深的宗教忧郁之中。

最后这一说法或许能部分解释这一奇怪的事实:尽管华林于1763年当选为皇家学会会士,并于1784年获得了被授予其⟦E1⟧奖章的极大殊荣,但他却在1795年以贫穷为由辞去了该学会的职务。不过,他还获得了其他荣誉,例如当选为哥廷根皇家学会和博洛尼亚皇家学会的会士。也许对华林最准确的评价是由Thomas Thomson作出的:——

华林是十八世纪最深邃的数学家之一;但他著作的不优雅和晦涩使他未能获得他本应享有的声誉。

参考文献

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