一個家族,百年間誕生了十餘位數學家

2021-01-08 騰訊網

瑞士的伯努利家族是個傳奇的科學家家族,從 17 到 18 世紀,伯努利家族的三代人中至少誕生了 8 位學者,也有人統計出,伯努利家族的數學家在這一百年間多達十餘人。他們為包括微積分學、流體力學、概率論和統計學在內的應用數學及物理學的基礎研究做出了巨大貢獻。

很多同學在各種數學書和物理書的各種地方看到各種伯努利,不由會認為這個叫伯努利的發現了這麼多東西。實際上,這些伯努利並不是一個人,而是一個家族。

伯努利家族是瑞士的一個貴族家族,也是人類歷史上最偉大的數學家族,三代人中出現了8位數學家或科學家。其中最著名的是雅各布·伯努利、約翰·伯努利和丹尼爾·伯努利。

雅各布·伯努利是老尼古拉·伯努利的長子,非常喜歡數學,但是他的父親不同意。在父親百般阻止下,雅各布還是偷偷學習了數學,成為了數學家。雅各布喜歡研究曲線,他的成就有:最速降線問題(也就是懸鏈線問題)、曲率半徑公式、伯努利微分方程、伯努利分布、等周問題、對數螺線以及伯努利數等。

約翰·伯努利是老尼古拉·伯努利的三子,也就是雅各布的弟弟。跟他哥哥一樣喜歡數學,他爸也不同意,他就偷偷向哥哥學習數學。後來,他的數學水平超過了哥哥,遭到了哥哥的嫉妒,最後關係惡化,約翰打敗了雅各布。約翰的成就有:懸鏈線問題(使用了比雅各布更好的方法)、洛必達法則(注意,不是洛必達證明的!)、測底線問題、積分變量替換法以及弦振動問題等。約翰的另一大功績是培養了一大批出色的數學家,如歐拉(發現了各種歐拉公式和歐拉定理)、克萊姆(克萊姆法則)、洛必達(這個都認識)以及他的二兒子丹尼爾·伯努利和大兒子尼古拉·伯努利二世。

丹尼爾·伯努利是約翰·伯努利的次子,和他的父親和叔叔一樣迷戀數學,但是同樣遭到父親的反對(很奇怪,他的父親明知道自己喜歡的東西被父親反對的滋味)。為了打擊兒子的自信,從而讓他遠離數學,便讓他和自己的得意弟子歐拉一起工作,可是丹尼爾不但沒有受打擊,還和歐拉共同研究。約翰感到兒子的能力漸漸超過了自己,又想像打敗雅各布一樣打敗兒子,但是卻被兒子擊敗,兩人斷絕了父子關係。丹尼爾的成就涉及科學的各個領域,在流體力學方面:提出了伯努利方程和伯努利原理;數學方面他做了大量有關微積分、微分方程和概率論的工作;他還在磁學,天文學,振動理論,和生理學上有卓越成就。

在伯努利家族的第三代中,丹尼爾無疑是青出於藍的那一個,他的貢獻集中在微分方程、概率和數學物理,被譽之為數學物理方程的開拓者和奠基人。著名的流體動力學定理"伯努利定理"就是他提出的,沒有他,就沒有現在的飛機。傳說丹尼爾有一次在旅途中同一個陌生人閒談,他自我介紹說:"我是丹尼爾·伯努利"。陌生人立即帶著譏諷的神情回答道:"那我就是伊薩克·牛頓

。" 這是他有生以來受到過的最誠懇的讚頌,這使他一直到晚年都甚感欣慰。

在1697年關於等周形問題的不同看法又使得兄弟倆人的關係進一步惡化,雅各布更是因為約翰沒有考慮到等周行問題的變更形式對其進行肆意的嘲諷,無情的批判。直到1705年,雅各布去世了,這使倆兄弟之間惡化的關係產生了新情況。

雅各布生前用了最後兩年的光陰完成了一本有關概率的著作的第一份手稿,在他死後,這項成果在約翰的監督下發表了,看上去是理所當然的。但是雅各布的遺孀對這個丈夫的弟弟及其不放心,認為約翰的報復心太重,會毫不猶豫的接受丈夫生前的未完成的研究工作,並且佔有自己丈夫先前的研究成果。但是這本著作後來成為雅各布取得崇高聲譽的核心著作。

由此可見,弟弟約翰沒有侵佔哥哥雅各布在概率方面做出的巨大貢獻成果。雅各布一生匆匆五十載而已,卻用了三十年時間在和自己的弟弟做科學上的爭論。但是我們後人縱觀全局,總是會發現,正是他們對科學不斷的探討爭執,才促進了科學的發展與進步。

在家庭教育上,伯努利家族非常成功,可以說是個奇蹟,他們的故事使人相信,家庭的優勢積累,可以是優秀人才成長的搖籃。

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