Leonhard Euler

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世界上发生的一切都具有某种最大值或最小值的含义。

Leonhard Euler是一位瑞士数学家、物理学家、天文学家、地理学家、逻辑学家和工程师,他在数学的许多分支中做出了重要而深远的发现,如无穷小微积分和图论,同时也对拓扑学和解析数论等多个分支做出了开创性贡献。他还引入了许多现代数学术语和符号,特别是用于数学分析的术语和符号,如数学函数的概念。他还以其在力学、流体动力学、光学、天文学和音乐理论方面的工作而闻名。

Euler是18世纪最杰出的数学家之一,被认为是历史上最伟大的数学家之一。他也被广泛认为是最多产的数学家,其著作集共填满92卷,超过该领域任何其他人。他在成年后的大部分时间都在俄罗斯的Saint Petersburg和当时普鲁士的首都Berlin度过。

在他许多发现和发展中,Euler因将希腊字母π引入来表示Archimedes常数(圆周长与直径的比值)而获得认可,以及因开发了一个新的数学常数"e"(也称为Euler数)而获得认可,它等于对数的自然底数,并具有多种应用,如用于计算复利。

Pierre-Simon Laplace归因于他的一句话表达了Euler对数学的影响:"读Euler的著作,读Euler的著作,他是我们所有人的大师。"

早年生活

Leonhard Euler于1707年4月15日出生在瑞士Basel,父亲是改革宗教堂的牧师Paul III Euler,母亲是Marguerite née Brucker,另一位牧师的女儿。他有两个妹妹Anna Maria和Maria Magdalena,以及一个弟弟Johann Heinrich。Leonhard出生后不久,Euler一家从Basel搬到了瑞士的Riehen镇,Leonhard在那里度过了大部分童年。Paul是Bernoulli家族的朋友;当时被认为是欧洲最伟大的数学家的Johann Bernoulli最终成为了年轻Leonhard最重要的影响人物。

Euler的正式教育始于Basel,他被送去与他的外祖母一起生活。1720年,13岁时,他进入了Basel大学。1723年,他获得了哲学硕士学位,其论文比较了笛卡尔和牛顿的哲学。在那段时间,他每周六下午从Johann Bernoulli那里接受课程,Bernoulli很快发现了他这位新学生在数学方面的非凡才能。当时,在他父亲的敦促下,Euler的主要学习包括神学、希腊语和希伯来语,目的是成为一名牧师,但Bernoulli说服他的父亲,Leonhard注定要成为一位伟大的数学家。

1726年,Euler完成了一篇关于声音传播的论文,题目为《De Sono》。当时,他正在不成功地尝试在Basel大学获得一个职位。1727年,他首次参加了Paris Academy Prize Problem竞赛;那年的问题是找到在船上放置桅杆的最佳方式。后来被称为"海军建筑之父"的Pierre Bouguer获胜,Euler获得了第二名。Euler后来赢得了这个年度奖项十二次。

职业生涯

Saint Petersburg

大约在这个时候,Johann Bernoulli的两个儿子Daniel和Nicolaus正在Saint Petersburg的Imperial Russian Academy of Sciences工作。1726年7月31日,Nicolaus因阑尾炎去世,当时他在俄罗斯还不到一年。当Daniel接任他哥哥在数学/物理部门的职位时,他建议他空出的生理学岗位由他的朋友Euler担任。1726年11月,Euler急切地接受了这个提议,但延迟了前往Saint Petersburg的旅程,同时他不成功地申请了Basel大学的物理学教授职位。

Euler于1727年5月17日抵达Saint Petersburg。他从学院医学部门的初级职位晋升到数学部门的职位。他与Daniel Bernoulli一起住,他们经常紧密合作。Euler掌握了俄语并适应了Saint Petersburg的生活。他还在俄罗斯海军担任医务人员的额外工作。

由Peter the Great建立的Saint Petersburg学院旨在改进俄罗斯的教育,并缩小与西欧的科学差距。因此,它对Euler这样的外国学者特别有吸引力。学院拥有充裕的财政资源和全面的图书馆,这些资源来自Peter本人和贵族的私人图书馆。学院招收的学生很少,以减轻教师的教学负担。学院强调研究,并为其教师提供了追求科学问题的时间和自由。

1957年苏联邮票纪念Euler 250岁生日。

学院的恩人Catherine I继续了她已故丈夫的进步政策,在Euler到达当天去世。俄罗斯贵族随后在12岁的Peter II即位后获得了权力。贵族们对学院的外国科学家持怀疑态度,削减了资金,并给Euler和他的同事带来了其他困难。

在Peter II去世后,条件略有改善,Euler在学院中迅速晋升,并于1731年成为物理学教授。两年后,因厌倦了在Saint Petersburg所面临的审查和敌意,Daniel Bernoulli离开前往Basel。Euler接替他担任数学部门的负责人。

1734年1月7日,他与Katharina Gsell(1707–1773)结婚,她是来自Academy Gymnasium的画家Georg Gsell的女儿。这对年轻夫妇在Neva河边买了一座房子。他们的13个孩子中,只有5个活到了成年。

Berlin

担心俄罗斯的持续动荡,Euler于1741年6月19日离开St. Petersburg,前往Berlin学院担任职位,这个职位是由普鲁士的Frederick the Great提供给他的。他在Berlin生活了25年,写了380多篇文章。在Berlin,他出版了两部使他最著名的著作:《Introductio in analysin infinitorum》,一部1748年出版的关于函数的著作,以及1755年出版的关于微分微积分的《Institutiones calculi differentialis》。1755年,他被选为Royal Swedish Academy of Sciences的外籍会员。

前东德的邮票,为纪念Euler去世200周年而荣誉他。

此外,Euler还被要求担任Friederike Charlotte of Brandenburg-Schwedt(Anhalt-Dessau公主和Frederick的侄女)的导师。Euler在1760年代初向她写了200多封信,后来被编纂成一部畅销著作《Euler给一位德国公主论自然哲学各个问题的信》。这部著作包含了Euler对物理学和数学各种主题的阐述,以及对Euler个性和宗教信仰的宝贵见解。这本书的阅读范围比他任何数学著作都更广,并在整个欧洲和美国出版。"信函"的流行证明了Euler将科学事项有效传达给非专业观众的能力,这对于一位专门的研究科学家来说是罕见的能力。

尽管Euler对学院声誉做出了巨大贡献,他最终还是激怒了Frederick,不得不离开Berlin。普鲁士国王在他的宫廷中有一个庞大的知识分子圈子,他发现这位数学家在数字和数字之外的问题上不够老练和知识渊博。Euler是一个简朴、虔诚的宗教信徒,从不质疑现有的社会秩序或传统信念,在许多方面与在Frederick的宫廷中享有高地位的Voltaire相反。Euler不是一个熟练的辩手,通常会主动论证他所不了解的主题,因此经常成为Voltaire的智慧的目标。Frederick还对Euler的实际工程能力表示失望:

我想在我的花园里建造一个水喷泉:Euler计算了将水抬升到水库所需的轮子的力量,水应该从那里通过渠道落下,最后在Sanssouci喷出。我的磨坊按照几何原理建造的,但连五十步外的水库都抬不起一口水来。虚荣啊虚荣!几何的虚荣!

个人生活

视力衰退

Euler在他的数学职业生涯中视力不断恶化。1738年,在几乎因发烧而丧命的三年后,他的右眼几乎失明,但Euler将其原因归咎于他为St. Petersburg学院进行的令人费力的制图工作。Euler在德国期间该眼睛的视力继续恶化,以至于Frederick把他称为"独眼人"。Euler对他的视力丧失评论说:"现在我的分心会更少。"他后来在左眼患上了白内障,这在1766年被发现。在发现后仅几周,一次失败的手术修复使他几乎完全失明。当时他59岁。然而,他的状况对他的生产力似乎影响甚微,因为他用他的心算能力和非凡的记忆力进行了补偿。例如,Euler可以不假思索地从头到尾重复Virgil的《Aeneid》,对于版本中的每一页,他都能指出哪一行是第一行,哪一行是最后一行。在书记员的帮助下,Euler在许多研究领域的生产力实际上增加了。例如,他在1775年平均每周发表一篇数学论文。Euler家族采用了复合姓名Euler-Schölpi,后者源自schelb和schief,意思是斜眼、交叉眼或弯曲的。这表明Euler家族容易患眼病。

返回俄罗斯与去世

1760年,在七年战争肆虐之际,Euler在Charlottenburg的农场遭到推进的俄罗斯军队的掠夺。在得知这一事件后,将军Ivan Petrovich Saltykov为Euler庄园造成的损害赔偿了费用,俄罗斯女皇Elizabeth后来又增加了4000卢布的赔款——当时是一笔巨款。俄罗斯的政治局势在Catherine the Great登上王位后稳定下来,所以1766年Euler接受了返回St. Petersburg学院的邀请。他的条件相当苛刻——年薪3000卢布、妻子的养老金以及为他的儿子提供高级任命的承诺。所有这些要求都被接受了。他在俄罗斯度过了余生。然而,他在该国的第二次停留因悲剧而蒙上阴影。1771年St. Petersburg发生的一场大火夺走了他的家园,几乎夺去了他的生命。1773年,在结婚40年后,他失去了妻子Katharina。

Euler的墓地在Alexander Nevsky修道院

在妻子去世三年后,Euler与她的同父异母妹妹Salome Abigail Gsell(1723–1794)结婚。这段婚姻一直持续到他去世。1782年,他被选为American Academy of Arts and Sciences的外籍荣誉会员。

1783年9月18日在St. Petersburg,午餐与家人一起后,Euler正在与同事学者Anders Johan Lexell讨论新发现的行星Uranus及其轨道,此时他因脑出血而昏迷。他在几小时后去世。Jacob von Staehlin-Storcksburg为俄罗斯科学院撰写了一份简短的讣告,Euler的弟子、俄罗斯数学家Nicolas Fuss撰写了一份更详细的悼词,并在纪念会上发表。在法国学院的悼词中,法国数学家和哲学家Marquis de Condorcet写道:

il cessa de calculer et de vivre——他停止了计算和生活。

Euler被埋在Goloday岛的Smolensk Lutheran Cemetery(Smolensk路德教墓地),与Katharina相邻。1785年,俄罗斯科学院在导演座位旁的底座上放置了一尊Leonhard Euler的大理石胸像,1837年在Euler的墓地放置了一块墓碑。为纪念Euler出生250周年,墓碑于1956年与他的遗骨一起被移至Alexander Nevsky修道院的18世纪纪念碑区。

对数学和物理学的贡献

Euler从事数学的几乎所有领域的工作,如几何、无穷小微积分、三角学、代数和数论,以及连续体物理学、月球理论和物理学的其他领域。他是数学史上的一个重要人物;如果印刷,他的著作(其中许多具有根本性意义)将占据60到80本四开本卷。Euler的名字与大量主题相关联。

Euler是唯一有两个数字以他的名字命名的数学家:微积分中的重要Euler数e,约等于2.71828,以及Euler–Mascheroni常数γ gamma,有时仅被称为"Euler常数",约等于

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