哥廷根学派

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2.以哥廷根学派为中心的黄金时期 (19181933)



从第一次世界大战结束,1933年希特勒法西斯上台,世界的数学中心在德国的哥廷根大学。在哥廷根学派的带动下,出现了20世纪数学发展的一段黄金时期。

哥廷根是德国的一座小城,以哥廷根大学而著名。大数学家高斯(Gauss17771850)曾长期在此工作。1886年,F.克莱因(K1ein18491925)来哥廷根任教授并主持数学系,遂延请希尔伯特、闵可夫斯基来校执教,不久就成世界数学中心。第一次世界大战结束时,德国虽是战败国,数学的元气未伤。法国在大战中损失了一代大学生,巴黎高师的学生名册上布满了黑框。20世纪20年代,法国几乎是函数论王国,很少有新学科产生。一个例外是E(Canan1869 1951),他在李群表示、外微分方法、活动标架法、微分方程组的研究上有独到的见解,成为日后微分几何的经典性工作,可惜当时末受到充分重视。英国继续维持哈代的分析学派,没有新的突破。20世纪20年代的美国数学,还远远落后于西欧,苏联、东欧诸国的数学刚刚起步。尽管优秀数学家遍布欧洲和世界各地。哥廷根却是公认的世界数学中心。

20世纪20年代,克莱因已经退休,希尔伯特也已老了。闵可夫斯基则因病在1909年去世。但是,新人不断在成长。希尔伯特的继承人是H.外尔(Weyl18851955)。他是全才的数学大家,他创立的学科数不胜数,例如,数论中的一致分布理论、黎曼曲面、微分流形、算子谱论、偏微分方程、胞腔概念、规范理论、李群表示、数学物理等等,都在他的手中得到改观。

克莱因的继承者是R.柯朗(Courant18881971)。他专长分析,在数学物理方程、差分方法、变分学等领域都有创造性的工作,尤其具有行政组织能力;1929年,柯朗任哥廷根数学研究所所长。20世纪最伟大的女数学E诺特(Noether18821935)在哥廷根完成一般理想论,创立了抽象代数学科。

冯·诺依曼曾是希尔伯特在数学基础研究上的助手。

20世纪20年代,苏联数学学派开始倔起,鲁金(Lusin18831950)和叶戈洛夫(Egorov18691931)领导的函数论群体,出现了像柯尔莫哥洛夫(Ko1mogorov19031987)、亚历山大罗夫(AIexandrov18961982)那样著名的数学家。他们都和哥廷根有密切联系。柯尔莫哥洛夫常到哥廷根访问,他的成名作《概率论的基本概念》[4]用测度论和实变函数论方法,把概率论建立在完全严格的基础上。此书最初是用德文写成并发表的。亚历山大罗夫则E特联系密切。诺特对亚历山大罗夫建立代数拓扑学有关键性的建议。第一次世界大战之后,波兰数学发展迅速。这一学派的中坚人物,如西尔宾斯基(Sierpinski,18821969)、斯坦因豪斯(Stein hauss18871972)都深受哥廷根学派的影响。

20世纪20年代,量子力学的诞生,是物理学的又一场革命。哥廷根及时为量子力学提供了数学框架。冯·诺依曼的《量子力学的数学基础》,外尔的《群论与量子力学》成为一个时期的经典著作。[5]

这一时期数学成就的特色是:无限维空间、抽象的代数方法、几何上的大范围整体性质,示出与19世纪的数学在研究对象和研究方法上有了根本的差别,而以三个数学新分支的形成为重要标志:


1)泛函分析

它起源于希尔伯特的抽象积分方程理论,其中使用了由无限维正交系所生成的完备空间,在称之为希尔伯特空间。冯·诺依曼正是利用这一理论为量子力学提供了数学框架(1929)此外,波兰的S.巴拿赫(Banach18921945)提出了赋范空间,发展了其上的算子理论。

2)抽象代数

E诺特于1926年发表的一般理想论为主要标志。在汉堡大学的E阿丁(Artin18981962) 也做出了开创性的工作。范·德·瓦尔登(Vander Waerden1903)1932年出版的《代数学》是抽象代数早期工作的总结。

3)拓扑学

其基本思想可导源于庞加莱于1896年所写的《位置分析》。由于康托集合论的影响。研究数列和函数各种收敛性的点集拓扑学随之产生,其代表作是德国数学家豪斯多夫(Haussdorf18681942)1913年完成的《集论纲要》但是,意义更为重大的几何拓扑学由苏联的亚历山大罗夫和瑞士的H.霍普夫(Hopf18941971)合作完成。他们合写的《拓扑学》(1935)是拓扑学最早的经典著作。与此同时,美国的S莱夫谢兹(Lefchetz18841972)JW历山大(Alexander18881971)HM莫尔斯(Morse18921977)分别以拓扑不动点理论,曲面同调论和临界点理论为拓扑学增色。20世纪20年代的美国,拓扑学的研究是在世界上领先的少数学科之一。1930年,比利时的德·拉姆(De Rham19031969)给出高维微分流形上微分形式和上同调性质的关系,是一项重要的成就。

1933年,柏林大学、哥廷根大学等德国一流大学的校园内贴出告示,让一切犹太人离开学校。德国数学就此被断送。


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