外尔的一生
在20世纪的数学家中,André Weil(1906-1998)以其渊博的学识、坎坷
的经历和
超凡的人格魅力成为引人注目的一员。
他无疑是20世纪最伟大的数学家之一。国际数学家大会把数学划分为19个大
的分支,
Weil至少对其中的8个分支有划时代的贡献。1974年的Fields奖得主Enrico
Bombieri
这样评价他:"I think of him as one of the few people who shaped the
mathematics of the 20th century, his ideas are still fundamental." 1980年,
美
国数学会把Steele奖的终身成就奖颁发给Weil,"for the total effect of his
work on
the general course of twentieth century mathematics, especially in the
many
areas in which he has made fundamental contributions."
André Weil是上个世纪数学发展的见证人。他在二十年代便崭露头角;三十
年代
参与创建Bourbaki学派,并在日后漫长的岁月中成为该学派的精神领袖;四
十年代,他
在人生上遭受一系列挫折,但同时在数学上为现代的抽象代数几何奠定了基
础;五十年
代他已经被许多人推崇为当代最伟大的数学家;六、七十年代,他居住在世
界数学的中
心,个人声望也达到了顶峰;七十年代末和八十年代,他获得了一系列早应
属于他的荣
誉(1982年才当选为法兰西科学院院士);九十年代,他目睹了Fermat大定
理的证明,
而这一证明的完成与他本人密切相关。
他是法国数学的骄傲,曾两次带领法国数学走出世界大战后的低谷。他也是
属于世
界数学的,曾在四个大洲的大学里担任过教职。
他曾获得如下表彰终身成就的奖项:
Wolf数学奖(1979)
Steele奖的终身成就奖(1980)
Barnard奖章(1980)
Kyoto奖(1994)
他是伦敦数学会荣誉会员、法兰西科学院院士、英国皇家学会外籍会员、美
国国家
科学院外籍院士。
在他自己的简历上,只列出了这样一个荣誉:波尔达维亚科学与文字学院院
士
(Member, Poldavian Academy of Science and Letters)。Poldavia是
Bourbaki杜撰的
一个地名,据说Nicolas Bourbaki先生的一位远祖就是从那个国度来的。
André Weil于1906年5月6日出生在巴黎的一个犹太人家庭。他的父亲
Bernard
Weil是一名医生,母亲的家族来自俄国。许多年以后,André Weil会回忆起
童年
时在林荫道上与父亲的一次谈话:“他告诉我,我的首名André是从希腊语
的‘人’
这个词演化来的,所以他给我起了这么一个名字。他是不是还勉励我应该无
愧
于这样的名字?我记不清了;但他肯定是这个意思。”
1909年,这个家庭里又添了一个女孩:Simone. 这个美丽的女孩日后将成为
一名神秘主义者、宗教思想家和社会活动家,深刻地影响着战后的欧洲思
潮。
(在"Encyclopaedia Britannica"上,对André和Simone都有条目介绍,但
Simone条
目下的正文是André的三倍,而且还多了一幅肖像。)
Simone性格十分活泼,总是唧唧喳喳个不停,三岁半时就有一位太太因为无
法忍受她而愤然走下电车:“他们竟然把孩子养成了鹦鹉!”相比之下,
André就
显得要文静得多。
兄妹俩小时候经常打架,互相揪头发。晚上他们会比赛背诵Racine的剧本,
谁要是不能立刻接上,就会挨对方一个耳光。
André总是自学,还教妹妹读书。Simone六岁的时候,兄妹俩给父亲送了一
份
特殊的生日礼物:那天晚饭后,André用平静的声音说:“Simone,给爸爸
念报纸。”
然后Simone便以稚嫩的嗓音读起了报纸。他父亲非常惊奇,却不知道孩子们
为
了准备这份礼物花费了很多精力,他们经常躲在桌子下面进行练习,André
是教
练,他确保妹妹的每一个发音都准确无误。
André很早便显示出了在语言和数学方面惊人的天赋,Simone后来说他的童
年
和少年时代可以与Pascal的相媲美。
André八岁的时候,母亲曾向他的老师表示担心André会学不好算术,老师
回
答:“不管我教给他什么,他都好象早已知道了似的!”
九岁的时候,André就开始在一份给中学生看的杂志上发表自己对征解问题
的
的解答。那时Simone还经常让哥哥背诵数学公式,以此来消磨时光。
他们父母的一位朋友曾赞叹过这一对兄妹:“一个是天才,另一个是美
女!”
生活在“天才”的身边,难免会有很大的压力。多年以后,Simone会写下这
样一段文字:“14岁那年……我很认真地想到死,原因是我的天资平庸,而
我的
哥哥天资超人……使我产生了死的念头。”
--
Weil进入了被认为是法国在科学方面最好的中学:Lycée Saint-Louis. 当然
这所学校并没有忽视人文教育,André在这里学习了希腊语、拉丁语、德
语、英语
和一些梵语。
14岁那年,他拜谒了55岁的Jacques Hadamard. Hadamard对Weil非常热
情,
使Weil完全不感拘束:"He seemed to me like a peer, infinitely more
knowledgeable, but hardly any older."这一老一少很快结成了忘年之交。
Weil当时获得了一项奖励,使他可以选一些书作为奖品。在Hadamard的建议
下,他选择了Jordan的《分析教程》(Cours d'Analyse)和Thompson与
Tait的
"Treatise of Natural Philosophy".
就在他准备大学入学考试时,他遇见了另外一位将对他的人生道路起决定性
影响的长者:Sylvain Lévi,当时法国最著名的东方学家,精通梵语和吐火罗
语。
(怎么感觉跟季羡林差不多?)从此,古老而神秘的印度文化将在Weil的精
神世
界打下深深的烙印。
--16岁的时候,Weil通过了高等师范学校(Ecole Normale Supérieure)著
名
的马拉松式的入学考试,成为这所数学家摇篮的一员。他是穿着短裤来入学
的,
结果被校长Gustave Lanson训斥了一顿。
他同班的同学有Jean Delsarte(Bourbaki创始成员之一)和Yves Rocard
(高等师范学校物理系的创建者)。入校后他就参加了Hadamard的讨论班,
在这里
可以接触到数学各个领域的最新成果。此外,他还听过Picard, Lebesgue等大
师
开设的课程。
第一年,他通过了大学期间所有的考试。
在阅读古希腊诗歌时,Weil总结出这样的经验:要想掌握高深的知识,唯一
的途径是阅读大师本人的著作。所以他入学后便开始钻研Riemann的论文,
有时
参考一下F. Klein关于Riemann工作的讲义,——这些书籍都可以在学校的图
书馆
里找到。他对Riemann那篇关于Abel函数论的著名论文的评价是:“不太
难——每
个字都充满意义。”
日后Weil在他的演讲中会一再强调,年轻人做数学就要看Gauss, Riemann,
Abel, Poincaré等人的著作。这是他的切身体会。
高等师范学校的生活对于Weil来说是至关重要的,在这三年里,他的数学观
和人生观都逐步走向成熟,印度文化对他的影响也开始凸现出来。他向Jules
Bloch学习梵语,听过Meillet关于印欧语系的课程,还跟随Sylvain Lévi学习
印
度史诗"Meghaduta".
Weil请Lévi为自己推荐一些梵语诗歌作为消遣读物。Lévi给了他一份
"Bhagavad Gita"(意为"The Song of the Lord"),这是印度教经典《摩阿
婆罗
多》(Mahabharata)里的一首长篇颂歌。
Lévi说:“读吧!如果不读它,你就不会理解关于印度的任何事。”这时Lé
vi
的脸上闪动着圣洁的光辉:“更何况,它是那么的美!”
Weil从头到尾读完了"Bhagavad Gita",并被它的美所征服。用他自己的话
说,
"Gita"中蕴涵着的是唯一能够打动他的宗教思想。
"Bhagavad Gita"并不是一个空洞的哲学体系,而是通过描述一个人在矛盾选
择面前的行为来反映印度教的种种世界观。在日后漫长的岁月中,Weil也将
面临
种种矛盾,"Bhagavad Gita"的思想会影响着他的选择,尽管这种选择可能是
致命
的。
毕业后,按规定Weil本应服役一年,但因为他当时只有19岁,所以役期被推
迟。于是他到国外去游历:意大利、德国、瑞典、英国。
这次旅行使他进一步成熟,不光是因为拜访了各地主要的数学家,而且还因
为他汲取了各国丰富的文化遗产。
他在意大利呆了半年,接触到了意大利代数几何学派,并为古典及现代的意
大利艺术和音乐所深深吸引。他拜访了Vito Volterra,唯一一位在国际数学家
大
会上作过四次一小时报告的数学家,并同其子Edoardo结为至交。还听了
Severi的
代数曲面课程。
在Volterra的帮助下,他获得Rockefeller基金会的一笔经费,得以到德国访
问。他选择去哥廷根拜谒Courant,因为Courant是线性泛函分析的专家之
一。他
从巴黎出发,绕道比利时、荷兰,于1926年11月冬季学期开始时赶到哥廷
根。他
从Courant及其弟子那里学到的东西不多,断断续续地听了Hilbert的讨论班,
且
对当时刚刚兴起的量子力学(哥廷根正是其发源地之一)无动于衷。哥廷根
之行
给他的最大收获是E. Noether的抽象代数课程,特别是多项式理想理论,这
对他
以后奠定代数几何的基础至关重要。
圣诞节时,Weil到法兰克福的姨妈家过节,顺便拜访了法兰克福大学的数学
家:
Dehn, Hellinger, Epstein, Szász, Siegel. 他们渊博的学识,他们对待数学哲
学的态度,以及他们坚持把数学视为一个整体而不是分裂的各个部分的看
法,都给
Weil留下了深刻的印象。
Dehn和Siegel对数学史都有着广泛而深入的知识,Weil说:“Dehn,作为一
位人本主义数学家,把数学看成人类精神史的一章,孜孜不倦地研究数学
史。”
这句话同样是Weil本人的写照。日后将要获得首届Wolf数学奖的Siegel也是数
学
史专家,他曾经从Riemann的手稿里发现了两个关于ζ函数的公式,并重新
给出了
证明。这两个埋没了半个多世纪的公式现在被称为Riemann-Siegel公式。
1927年,Weil到柏林大学结识了H. Hopf,并学习拓扑学。同时,他热切地听
了Wilamowitz-moellendorff的演讲,后者是一位著名的古典学家,对古文字
学特
别是纸草书有深入研究。
1927年春,Weil在斯德哥尔摩Mittag-Leffler的别墅里呆了一个月,以完成一
篇关
于多项式展开的论文。Mittag-Leffler是瑞典历史上最杰出的数学家,一个流
传很广的
故事称他曾经把Nobel的女友抢走,所以Nobel在他的遗嘱中没有设立数学
奖。
那时Mittag-Leffler已经81岁,身体依然健康,声如洪钟,整个房子里都经常
能听
到他召唤秘书的喊声"Froken dar!"(这句话直译为"Young lady there!",意译
为"Hey,
you!")。Mittag-Leffler的秘书都是些漂亮的未婚女士,她们中不少人很快嫁
给了
那里的数学家,所以Mittag-Leffler不得不经常更换秘书,这也导致了他总是
记不住秘
书的名字。
Weil到那儿的第二天就被Mittag-Leffler叫去谈关于论文的事,以后又有过很多
次。
所有这些谈话都是一个模式:起初Mittag-Leffler用非常流利的法语谈起他自
己早年
在多项式展开方面的工作,很快便跑了题,回忆自己多年前与那些伟大数学
家们的交往。
这时他就会用德语,先是Weierstrass,然后肯定换成Sofia Kovalevskaya. 慢
慢地,
他就说累了,开始用瑞典语讲话。讲了半天,他会突然停下,说:“哦,我
忘记你听
不懂瑞典语了。下次咱们再接着说吧。”一两个星期后Weil掌握了一些瑞典
语,总算能
够听懂后面这一部分了。 每天晚上,Weil都会呆在Mittag-Leffler那无与伦比
的图书馆里。对于Weil
来说,最吸引他的是一间存放主人信件的小屋。那些信件都整齐地摆放在一
个个
盒子里,盒子外面写着过去半个世纪中最伟大的那些数学家们的名字。当所
有人
都睡熟的时候,Weil会独自坐在这里,呼吸那些伟人们的思想。
他看到了Hermite在1881和1882年写的信,是关于三位年轻的法国数学家
的:
Appell, Picard, Poincaré. Picard是Hermite的女婿,那时他已经因他关于整
函
数的定理而闻名;Appell与Hermite的家庭也有姻亲关系;Poincaré那时才刚
刚开
始研究自守函数。“我们这里有三颗新星。”Hermite自豪地写道,“我只敢
小声
地跟你说,因为怕我夫人会听见:我觉得他们三个中,Poincaré是最出色
的。”
这里还有Painlevé的信。他曾经非常高兴地写信告诉Mittag-Leffler自己已
经结婚。但不到一年他的夫人就去世了,那是1902年的春天,他以无比凄凉
的笔
触,描述自己悲痛欲绝的心情。他说他再也无法继续数学研究了。事实上,
翻看
一下他的著作目录就会发现,从那时起他就离开了数学。(按:后来Painlev
é开
始从政,1906年当选为下院议员。他曾担任过教育部长和国防部长,并在一
战和
1925年的经济危机中两度出任法国总理。即使担任总理期间,他依然到学校
授课。
1920年应邀访华,并获得北京大学首次授予的名誉学位。回国后便在议会发
表演
讲,称20世纪将是中国的世纪。)
Hermite比Mittag-Leffler大二十多岁,是一个虔诚的天主教徒;Painlevé则
比他的通信者小将近二十岁,是一个自由的思想家。有时Weil会想,在
Mittag-Leffler
的身上,一定有着某种独特的魅力,使得这许多年龄、性格迥然相异的伟人
都将他
视为密友,向他倾诉自己最隐秘的心声。
--
Mordell在1922年证明了:椭圆曲线上的有理点构成一个有限生成的群。他还
作出了这样的猜想:亏格大于1的代数曲线上只有有限多个有理点。Weil在罗
马访
问的时候听说了Mordell的工作,于是Mordell猜想成为他第一个深入思考的问
题。
Mordell猜想在代数曲线的算术理论里占有非常重要的地位,Weil曾说这是一
个数论学者不得不提出的问题。如果Mordell猜想成立,那么许多数论问题都
会取
得重大突破。例如,Mordell猜想表明:n≥4时,方程x^n + y^n = 1只有有限
多
组有理解,这意味着方程x^n + y^n = z^n 只有有限多组本原整数解。
在哥廷根期间,Weil突然想到,他关于Diophantine几何的一些想法可以把
Mordell的定理作大幅度的推广。他花了一年的时间把这个灵感变成严格的证
明。
回到巴黎以后,他写出了这篇论文,把Mordell定理中的椭圆曲线推广为亏格
≥1
的代数曲线,并把有理数域推广为代数数域。(椭圆曲线是亏格等于1的曲
线。)
他向Hadamard征求关于这篇论文的意见。Weil说他觉得他也能够进一步证明
Mordell猜想,于是Hadamard建议他等到解决了Mordell猜想再发表论文:
“Weil,
我们几个人对你的评价都很高。你应该珍惜自己。如果你现在就发表这篇论
文,
那就是半途而废,——从你说的话来看,你的工作还不是很成熟。”
这次Weil没有听老人的意见,他决定就这样发表论文。这个决定是明智的,
因为数学还需要经过五十多年的等待才能证明Mordell猜想。(1983年,联邦
德
国Wuppertal大学29岁的讲师Faltings证明了Mordell猜想,并因此荣获1986年
的
Fields奖。)
但要想让Weil的论文通过审查却十分困难,因为当时法国并没有一个人可以
称得
上是数论专家,——除了Weil本人。在德国时,Weil曾经同Siegel讨论过自己
的结果,
赢得了对方的高度赞许,所以Weil并不担心自己的论文会有什么错误。他只
需找几个人
来组成一个审查委员会就可以了。费了好大的工夫,他总算找来了Picard,
Lebesgue和
Garnier,这三个人审查通过了Weil的论文。
Mittag-Leffler创办了世界上最好的数学杂志"Acta Mathematica". 在Weil尚未
开始写论文的时候,他就许诺说Weil的论文将会在"Acta Mathematica"上发
表。但就
在Weil拜访他的那年夏天,这位老人与世长辞。当然Mittag-Leffler的继任者们
还是
兑现了他的诺言。
22岁的Weil凭借这篇论文获得了他的博士学位和数学界的广泛认同。现在这
篇论
文已经成为算术代数几何的经典之作,其中的结果被称为Mordell-Weil定理。
论文通过后,Weil到预备役部队服役一年,然后他去申请Strasbourg大学的教
职。
那时要想在法国的大学里谋一个差事是很困难的。当然,以Weil的资历,应
该不存在什
么难事。可惜这次他碰上了一位强有力的竞争对手:Henri Paul Cartan.
Henri Cartan是Elie Cartan的儿子。他比Weil大将近两岁,但晚一年进入高等
师
范学校。1928年,在Paul Montel的指导下,他完成了自己的博士论文,证明
并推广了
函数论里的Bloch猜想。
那时法国数学界是函数论的一统天下,Strasbourg大学的数学教授Georges
Valiron
当然对函数论而不是Weil的那些工作更感兴趣,Weil的落选便成为顺理成章的
事了。
(Cartan只在Strasbourg呆了几个星期,便跑到Lille去了,1931年才又回
来。)
对此,Weil并不介意。他非常高兴地接受了印度Aligarh穆斯林大学数学教授
的任
命,开始了他梦寐以求的印度之行。在那里,他将不得不教授最低层次的数
学。正如他
在给Henri Cartan的信中所说,这是一个艰苦的工作。
当Weil发现自己无法得到Strasbourg教席的时候,他就萌发了去印度的念头。
他把这个想法告诉了Sylvain Lévi,希望能获得帮助。一天,Lévi给他打电
话,
问他是否愿意去印度教法国文化,Weil回答说他愿意为去印度做任何事,于
是
Lévi就要他马上打的过来。在Lévi家中,他碰上了Aligarh穆斯林大学的副校
长
Syed Ross Masood. Masood觉得在印度的大学里不光要教授英国文化,还
应该教
授法国文化,所以就跑到法国来找老师。Weil同他攀谈了一阵,彼此都给对
方留
下了深刻的印象。若干天后,Weil收到从印度发来的电报:“无法设立法国
文化
教席,但数学教授空缺。电复。”正合他意。
他于1930年初抵达印度,并很快融入到印度的生活中,"went everywhere,
met everyone who was anyone." 他广泛地接触印度文化,从这个古老的文
明中
汲取了大量的东西来充实他自己的思想和精神。
在印度期间,他研究了遍历论、微分方程和多复变函数,并把Cauchy积分公
式推广到多复变的情形。
--
学校的条件非常差。数学教员本来就不多,还充斥着一些完全不知道数学为
何物的人。Weil的一个主要任务是评估数学教员们的水平,这一评估将直接
影响
校方对教员们的任免。可以设想一下这个二十三岁的年轻人的处境:他刚刚
来到
一个只是从书本上知道的国度,面对着一个有着几千年历史的文化,却被赋
予了
足以影响周围人命运的权力。他没能处理好各种纷纭复杂的人事关系,得罪
了不
少人。
当时有一位叫Vijayaraghavan的年轻人,是Hardy的学生,很有才干,但没有
学位。Weil不顾校方的反对,聘用了他,并同他结为好友。一次Weil出去度
假,
回来的时候就发现Vijayaraghavan被解雇了。至于Weil本人,后来因为经常私
自
外出旅游,也被解雇了。
Weil在印度期间适逢印度历史上的一件大事:Mahatma Gandhi所领导的非暴
力不合作运动。当时英国殖民者颁布法律,禁止印度人从海水中提取食盐。
于是
Gandhi宣布他将从自己的住处步行数百公里到达海边,在那里制造食盐。这
就是
著名的"Salt March".
Weil全身心地投入到了这场运动中,他拜谒了Gandhi本人,并为Gandhi的非
暴力思想所深深折服。事实上,Gandhi同Weil一样,也深受"Bhagavad Gita"
的影
响。Weil会见了这场运动几乎所有的领导人,并同他们中很多人结下了深厚
的友
谊,这里面包括当时Aligarh穆斯林大学的副校长Zakir Husain,后者日后将以
穆
斯林的身份出任印度总统。
Weil在印度呆了两年多。回到巴黎后,他先是在Marseilles大学当讲师,很快
又去
了Strasbourg,在那里又碰上了他的老朋友Henri Cartan. 他们将要开始他们
人生中一
番宏伟的事业:创建Bourbaki学派。
讲到这里,我们有必要介绍一下当时法国数学的状况。在第一次世界大战
中,德国
人让他们的科学家照样搞研究,并以其研究成果为战争服务,法国人却把他
们的科学家
和未来的科学家驱赶上战场充当炮灰。这种盲目的爱国主义的后果是使法国
损失了整整
一代的科学家。仅以高等师范学校为例,战时的学生名册上有三分之二的名
字打上了黑
框!(看看一个世纪前的法国人是怎么做的吧:当反法同盟的军队逼近巴黎
时,综合工
科学校的学生们要求参战,拿破仑回答道:“我不愿意杀死我的会下金蛋的
老母鸡。”)