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數學江湖之乾坤大挪移.五
送交者: 老尚童 2020年11月24日18:11:30 於 [五 味 齋] 發送悄悄話

笛卡爾的著作不可避免的牽涉到 哥白尼的體系----任何一個真正做出了結果的科學家都知道哥白尼是對的-----而且書裡的結論甚至比伽利略他們所說過的一切都更大膽。笛卡爾於是決定 暫緩他的出版。但他不僅僅是害怕-----任何精神正常的人都會害怕-----他是被深深的傷害了。

每一個大數學家都對自己的結果深信不疑。這種自信雖然並不一定帶來好運,例如它就讓柯西曾經在費馬大定理的證明上出了一次洋相,然而這也說明他們都是非常自信的。事實上,笛卡爾對哥白尼的學說深信不疑,就像他相信自己的存在一樣。而另一方面,他也堅信宗教法庭的絕無謬誤。所以,這種內在的矛盾就深深的刺傷了笛卡爾的自信。

他曾有一大段時間,努力想從自 己的哲學中找到一種和解的方法。然而他意識到無論如何,即便使用詭辯,他也沒法同時擁有教皇和哥白尼,但是他也沒有辦法放棄任何一方。所以為了撫慰自己的自尊心,笛卡爾決定把《論世界》的出版推遲到他死後。他一定是潛意識裡覺得,也許教皇也死了,那麼矛盾就消失了。

解析幾何一直處在內心 的煎熬 中,直到1637年,此時笛卡爾已經41歲了。朋友們成功的說服了他,於是笛卡爾決定出版自己的傑作。於是,68日,《屈光學》、《氣象學》、《幾何 學》,以及《關於科學中正確運用理性和追求真理的方法論的談話》全部公諸於世了。令人驚訝同時也欣慰的是,笛卡爾原以為會與他作對的教會,倒是開明的像個童話。在黎賽留紅衣主教和奧蘭治王子的支持下,笛卡爾不僅獲得了在法國及其他地方出版任何東西的權利,也繼續了他在荷蘭的安寧生活。

現在我們可以來看看笛卡 爾到底對數學做出了些什麼。不錯,他在哲學中做出了巨大的貢獻,在實驗方法的發明中也擁有輝煌的地位,可是這一切依然還是要讓位於他在純數學的偉大工作。 極少有人能獨自刷新人類思想的一個完整的方面,笛卡爾就是那極少數中的一個。這個貢獻是如此的傑出,但同時又極其簡單而令人注目----這也正是數學和其他藝術品的一個共同點。

為了不使這種偉大的簡樸而失色,我們對笛卡爾的發現單獨的予以簡短的敘述。在平面上放置任意兩條相交的直線。不失一般性,我們設它們互成直角。現在,這兩條直線就構成了【軸】這個概 念。兩條軸相交於【原點】的地方。那麼現在,我們就能通過一個【數對】,來唯一的確定任何一個點相對於軸的位置。這個數對表示了這個點到底落在某根軸的東還是西,而同時是在另一個軸的南還是北(這實際上有4種可能)。那麼,這個數對就叫做【點的坐標】。

現在假定有一個點在任意一條曲 線上移動。那麼這條曲線上的所有點的坐標(x,y),就與一個【方程】聯繫在一起。這個方程就稱為【曲線的方程】。你可能要問,知道方程有什麼用呢?回答是太有用了。我們就可以通過研究同類型的,更具普遍性的方程,或者巧妙的處理手頭的方程,然後把通過代數研究而得到的結果,還原到圖形、曲線以及曲線上點 的坐標,而得到相對應的結果------例如圖形的幾何性質、具有普遍性的幾何定理等等。

如此一來,我們可以通過代數來學習、研究甚至發現幾何了。與希臘幾何那種類似蛛網般錯綜複雜的線相比,代數更容易表達。這個方法真正的力量在於,從此在理論上,我們可以從任何複雜度的 方程出發,從幾何上說明它的代數和解析性質。反之亦可。這樣,幾何和代數就不再是人類在真理之海探索的的兩條木筏了,他們合併成了一條更平穩更深刻的帆船。這條船就叫【解析幾何】。

而且,對於這一切,只消一步就 能能擴展到任何維數的空間-----雖然那些高維空間並不存在於日常生活中,但它常出現在數學家的頭腦中,並且因為普遍性,而永遠成為他們最感興趣的空間之一。例如,對於平面,我們只需要2個坐標。對於通常的立體空間,3個便足夠了;對相對論的幾何,需要4個,對於那些高維的,我們既可以有 123。。。n這樣多個,甚至還可以有直線上所有的點那樣多個坐標!

這就是笛卡爾的貢獻。他再造了 幾何學,使得現代幾何乃至現代數學成為可能。笛卡爾的同胞,數學家阿達瑪這樣說道:數學科學的研究對象的全部概念,發生了徹底的變革,直接促成這一變革的是笛卡爾本人。……笛卡爾完全知道他所做出的發明的重要性。他誇口說,就像西塞羅的修辭學超過了ABC一樣,他到目前為止,已經超過了他之前的全部幾何學。他這麼說是正確的。

在結束笛卡爾的章節之前,我們 再來看這位紳士生命末期的生活。在出版了自己的思想之後,笛卡爾已經收穫了大量的讚譽和名聲。而當他在荷蘭海牙附近的一個小村莊,享受自己舒適愉快的隱居 生活時,他遇到了被放逐的伊麗莎白公主。我們無法知道,當時到底發生了什麼,唯一確認的是,伊麗莎白堅持要笛卡爾給她上課。笛卡爾的貴族作風和教養,使得 他從來沒有能力拒絕任何皇室成員。

笛卡爾可能對這位年輕的公主有了感情,但是他沒有向她求婚。他雖然寫給在公主的信中,措詞真誠而謙卑,然而他還是不願放棄自己的安寧。伊麗莎白離開荷蘭之後,他們的通信一直持續到笛卡爾去世。

然而笛卡爾註定一生要尋找安寧。他的冥思般平靜的生活,在1646年被瑞典的克里斯蒂娜女王徹底打破了。她強烈的渴盼笛卡爾能去寒冷的北歐親自教授她知識,任何知識。笛卡爾一直拒絕着,然而最終他在1649年屈服了。女王派 出了海軍上將弗萊明開着軍艦來接他。笛卡爾告別了自己的隱居聖所,永遠的離開了荷蘭。

他在斯德哥爾 摩收到了最熱烈的 歡迎。然而,女王對真理的渴求,導致她忽略了笛卡爾的身體狀況。這就是歷史上好心辦壞事的最典型例子之一。克里斯蒂娜每天早上5點就要我們的數學家給她講課,全然不顧北歐的嚴寒對笛卡爾這個年紀的人來說,可以說是致命的。笛卡爾很快就後悔了,他發現女王的精力旺盛的簡直嚇人,同時領悟力也是他這個智力水平 的人所不能容忍的。據說有一次,笛卡爾目瞪口呆的發現,自稱古典學者的克里斯蒂娜正在跟希臘語的語法搏鬥,而這是他兒童時代就掌握了的。

笛卡爾現在真正懷念以前的平淡生活了,他在16501月的時候曾向女王陛下恭敬而誠摯的請辭,結果是毫無懸念的被拒絕了。不久,他染上了肺炎。211日,笛卡爾在對上帝的禱詞中平靜的去世了,享年54歲。他終於得到了他追求一生的安寧,在寒冷的北歐。

然而在他死後,反覆無常的教會把他的書列入了《禁書目錄》。這一舉動,使得17年後,笛卡爾的遺骨運回法國,葬在先賢祠的時候,甚至沒有進行公開的演講,來紀念我們現代數學的創始者。

讓我用貝爾的話作為這一章的結束:笛卡爾並不是修正幾何,他創造了幾何。


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