他留下的笔记本,数学家至今没看懂
2021/8/31
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拉马努金
Rāmāṉujan
这个世界有天才吗?
答案是显而易见的,你可能没见过,但必须相信,有的人就是饱受上天眷顾,在某一方面远超常人。
如果你不信,请耐心看完这篇文章。
1913年,一封从印度小城寄来的信件落到了英国剑桥数学家哈代手中,哈代仔细看完了信中的120个公式后非常惊讶。
哈代大家可能不熟悉,但我国著名数学家华罗庚大家都知道,他就曾是哈代的学生。
(点击图片回顾华罗庚老先生的一生)
其实哈代才看到第十个就被震撼了,这十个当中他只看懂了一个。
当看完120个公式时,身为当时最优秀的数学家,哈代也不禁感叹道:“从未见过如此深奥的结论。”
而这封信的主人,则是一个落魄到连饭都吃不饱的青年,他的名字叫斯里尼瓦瑟·拉马努金。
Vol.1
启蒙
拉马努金生于1887年,他的故乡位于印度南部的一个小镇,全家人都信奉婆罗门,父亲是一名会计,母亲没有工作,全家人每个月靠着父亲20卢比的微薄收入生活,而且他还有两个弟弟,生活的艰难可想而知。
在这样的环境下,拉马努金自然无法接受很好的教育,实际上他接受的教育只能说是够日常用,可以看懂文字,拉马努金人生开挂的起点是在他十岁那年,因为在那一年,他第一次接触到了正规的数学。
当时他正好上初中,上课时他总是有奇思妙想,老师上课时说“任何数除以它本身,结果必定为一“,拉马努金不假思索直接问:“0除以0结果也是1吗?”他的问题让当时的老师无法回答。
12岁时,拉马努金从图书馆借来了一本《三角学》,仅仅一个多星期,他就做完了书里面的所有习题,并独自测量了地球赤道的长度,与现在的数据相差无几。
看完这本书,拉马努金发现三角形的很多问题还是没有办法解决,比如说知道三角形一个角的角度和相邻一条边的长度,如何求第三条边的长度?
为了解决这个问题,他自己推导出了正弦函数和余弦函数,不少人在高中时绝对被这几个函数折磨过吧?
过了很多年后,拉马努金才发现其实早就有人比他先推导出来了,这就是著名的欧拉公式。
阿马努金根本没有接受过系统且正规的数学教育,他几乎大部分的知识都来自有限的数学书籍。
15岁那年,他从老师那得到了一本《纯粹数学基本结果纲要》,这本书里有600多个数学公式,拉马努金迅速着了谜。
他用了一年的时间,把这600个公式全部自己推导一遍,不过这本书“只写结果、不写证明”的风格也影响了拉马努金,他的这个习惯让全人类至今感到头疼。
16岁时,拉马努金两次考上大学,不过却因为在大学时痴迷于数学,导致其它科目挂科太多,得不到奖学金后,家人也没有能力支付学费,所以他只好半途辍学,再也和高等教育无缘。
Vol.2
邀请
步入社会后,拉马努金为了生活做过很多工作,不过无论多忙,他每天都会在深夜里学习数学。
也是在这段时间里,他疯狂到在睡梦里也在思考数学,也可能是他的虔诚感动上天,拉马努金经常在梦里梦到神仙,神直接给他写下了许多数学公式。
关于梦到女神教给他数学之事,在印度时他常常提起,但后来在英国他又矢口否认。
不过拉马努金确实有很多数学结论,就连他本人都无法证明,可后人却证明了他的公式的正确性,因此很多人都相信有神托梦给拉马努金。
1913年,也就是拉马努金在写信给哈代之后,他得到了哈代的邀请,希望他可以来英国继续研究数学,不过由于拉马努金信奉婆罗门,父母害怕拉马努金出国后没有办法继续吃素,强烈反对他前往英国。
哈代不愿错过这么一个天才,在他的安排下,在1914年,27岁的拉马努金终于得以前往剑桥大学学习,并得到一笔丰厚的奖学金。
在剑桥大学,拉马努金发表了很多先进的数学理论,不过他的短板也很明显。
因为没有系统学过数学,所以有时候,一个非常简单而又基础的数学知识,他却完全不懂,好在哈代比较耐心,及时为他补充了短板,而拉马努金也让哈代在数学界拥有更高的地位。
拉马努金敏锐的数学天赋让哈代都甘拜下风。
有一次哈代送拉马努金去医院看病,拉马努金看到车牌号是1729.,他跟哈代说这个数字很特殊,哈代想了很久也没觉得有啥特殊的,拉马努金笑着说,这个数字可以用两种不同的方式写成两个数的立方之和,而且它是这种方式中最小的整数,也就是1729= 1^3 + 12^3 = 9^3 + 10^3 ,而下一个有这样规律的是4104,。
后来有这种规律的数字被称为“的士数”,就是因为拉马努金在出租车上发现而得名。
Vol.3
可惜
在剑桥期间,拉马努金发表了21篇论文和17篇注记,得到了国际数学界的高度评价,在此期间,拉马努金也出了大量的数学公式,不过这些公式几乎都没有推理过程,比如这个:
再比如这个公式
这种看着复杂的公式拉马努金还写了非常多,1974年,比利时一个数学家就是因为利用了现代几何工具,证明除了拉马努金关于数论函数的一个猜想,获得了菲尔兹奖,这个奖的含金量就和诺贝奖一样。
拉马努金虽然获得了巨大成就,不过由于过度劳累让他身体日渐虚弱,加上由于他信奉婆罗门,一生只吃素食,营养难以跟上,后来病情逐渐恶化,他患上了极为严重的肺病,就算如此他也没有放弃数学研究。
拉马努金认为是英国的气候让他生病的,于是在1919年他决定返回印度,印度当时医疗很落后,舟车劳顿导致他病情逐渐恶化,最后只能躺在病床上休养,就算在病床上,拉马努金仍在进行数学研究,他写了下接近一百页的数学笔记。
家乡的气候以及父母的照顾并没有让拉马努金病情好转,1920年4月,32岁的拉马努金与世长辞,他的去世令数学界非常惋惜,而他留下的四本数学笔记本中,上面留有他数百条数学公式公理。
近一百年来,数学家们绞尽脑汁去证明他公式的正确性,虽然已经破解了一部分,但还是有大量的公式没人能证明。
也正是在拉马努金获得如此巨大成绩后,印度开始重视数学教育,印度政府设立了拉马努金奖学金,用来奖励杰出贡献的印度数学家。
好了,分享结束,彩蛋继续