为什么美国是世界数学的中心?
普林斯顿的崛起史也是美国的崛起史。
1746当美国还是殖民地的时候,教会在殖民时期的美国生活中发挥了巨大的作用。尤其是对美国人的日常生活。不属于任何教会团体的人。他会处于被唾弃的地位,没有人会和他交流,甚至他的家人也会被歧视。于是美国基督教黎明长老会创办了“新泽西学院”
新泽西州的)”,这所学院最初是为了培养长者而建立的,并不从事科学研究。
但在1896年,经历了美国内战的新泽西学院正式更名为普林斯顿大学。同年,学院也进行了大规模扩建,正式成为大学。伍德罗·威尔逊(Woodrow Wilson)任校长期间,普林斯顿增加了一门名为“初步”(1905)的讨论和研究课程,开始重视科学研究和学术讨论。
此时,随着美国经济的不断繁荣,普林斯顿的数学开始慢慢崛起,奠定基础的是法宁。1880年从普林斯顿大学毕业后,法宁先在实验物理系工作,后在数学系工作,在那里认识了霍尔斯特德。
霍尔斯特德在美国第一所研究型大学约翰霍普金斯大学著名数学家西尔维斯特的指导下获得了数学博士学位。对数学更有专业知识的霍尔斯特德告诉费恩,真正的数学研究在欧洲,如果你想研究数学,你必须去欧洲找数学大师。
于是,费恩来到欧洲,跟随当时世界数学的中心——哥廷根学派的领袖克莱因学习。哥廷根学派由高斯创立,黎曼、狄利克雷等其他数学家都出自这里。虽然不懂德语,但费恩凭借自己的数学天赋在一年后获得了数学博士学位,后来又师从代数大师克罗内克。
费恩把世界上最先进的数学知识带回了普林斯顿,他决心把普林斯顿建成世界数学的中心和数学家的摇篮。
而费恩充分吸取了他的老师克莱恩的思想——不要拘泥于一种模式。艾森哈特(1876~1965,以微分几何著称)和凡勃伦(
1880~1960,专攻微分几何、射影几何,威德伯恩和伯克霍夫(1884~1944)被吸收进普林斯顿,后来他把自己培养成拓扑学家亚历山大(1888 ~ 65438)。
这极大地发展了普林斯顿的数学。后来数学家、教育家约翰·查尔斯·菲尔兹特别想在北美举办国际数学家大会,以推动北美数学的跨越式发展。要知道,国际数学家大会是数学界的盛会,很多数学家都会出席并发表演讲。
菲尔兹尽一切努力主办和筹备了1924年多伦多国际数学家大会,这也是该大会首次在欧洲以外举行。这次大会促进了北美数学家和欧洲数学家的交流,把欧洲数学家先进的数学思想带到了欧洲。
菲尔茨
此外,希尔伯特把哥廷根学派带到了它最辉煌的时刻。当时数学界的著名数学家有近一半来自哥廷根数学学院,高尔明可夫斯基为狭义相对论提供了数学框架——明可夫斯基的四维几何;韦尔首先提出规范场理论,为广义相对论提供了理论基础;冯·诺依曼为新诞生的量子力学提供了严格的数学基础,并发展了泛函分析。现代数学之母诺特用广义唯心主义奠定了抽象代数的基础,并在此基础上刺激了代数拓扑学的发展;库兰特是应用数学大师,他在解偏微分方程方面的工作为空气动力学等一系列实用课题扫清了道路。
此时的哥廷根群星璀璨,群星闪耀,每个人都在数学的殿堂里自由徜徉,让思想的火花碰撞。
希尔伯特以其无与伦比的魅力,像朝圣一样吸引着世界各地的年轻人前往哥廷根,大批青年学者涌向哥廷根,不仅有来自德国、欧洲的,也有来自亚洲的。当时,许多有影响的论文都是用德语写的。当时在全世界学数学的学生中,最响亮的口号是“背起背包,去哥廷根”。
去哥廷根的学生人数最多的是美国。20世纪初,美国在内战后开始慢慢走向繁荣和稳定。洛克菲勒家族通过投资煤矿、石油、钢铁、铁路和银行业积累了数百万美元的财富。这场革命彻底改变了19年末和20世纪初布鲁姆菲尔德和匹兹堡等城镇的面貌。当这个家族及其代表开始捐出部分财产时,他们受到对美国高等教育状况不满的影响,坚信“一个不推动科学发展的国家是无法自立的”。
洛克菲勒家族的前三代成员
洛克菲勒基金会及其分支知道欧洲正在兴起一场科学革命,所以他们的第一步就是送美国研究生出国留学。因此,大量的美国学生得以在欧洲学习,也有相当一部分来到了哥廷根。据统计,拥有外国学位的美国数学家有11934人,其中34人在。
这些去哥廷根学校学习的留学生把他们的知识带回了美国,也促进了普林斯顿数学的发展。真正让普林斯顿成为全球数学中心的是希特勒。
1933年,一场突如其来的大灾难降临,摧毁了哥廷根数学学院。当年,希特勒上台,颁布了一系列针对犹太人的法令。因为哥廷根大学的很多教授都是犹太人,所以很多犹太血统的教授都离开了。大多数哥廷根教授逃到了美国。如诺特、库朗和冯·诺依曼。
这时,美国商业大亨Mbog找到教育家傅·莱斯纳,希望在纽约郊区创办一所医学院。
但傅莱斯纳告诉他,纽约的医学院已经足够了,他建议可以成立一个研究所,提高美国的科研水平。恰巧这时傅莱斯纳在报纸上看到凡勃伦的一篇文章,文章中提到:“美国在世界上仍然缺乏学术地位,科研质量在发达国家中处于落后劣势”。里奇·莱斯纳非常赞同凡勃伦的观点。
于是普林斯顿高等研究院开始了,但一开始只有数学研究所。他们争取到的第一个对象是爱因斯坦,研究所希望聘请德国数学家威廉或者英国数学家哈代中的一个,但是很明显哈代不会离开剑桥,于是威廉成为了主要的争夺对象。
韦尔被称为上世纪上半叶出现的最后一位“全能数学家”。
本来,威尔一开始也很犹豫,但此时希特勒疯狂援助和迫害犹太人,使得威尔立刻同意来到普林斯顿。接下来,研究所聘请了数学系的拓扑学大师亚历山大,然后在威尔的坚持下聘请了冯·诺依曼。后来,莫尔斯从哈佛大学来到我们这里。这样,研究所就有了6位世界级的大师,使得研究所的数学研究水平一下子达到了世界顶尖水平。
1933年,他们共同创办了世界著名的应用数学研究所。普林斯顿取代哥廷根成为世界数学中心。他们不仅创办了数学年鉴,还开设了数学讨论课。莫尔斯提供了广泛的分析类和讨论类。此外,亚历山大,
J.W .)和莱夫谢茨(s .)提供拓扑类和联合讨论类,诺依曼
可以说,普林斯顿数学的崛起史,就是一部美国的崛起史。正是因为美国的经济繁荣和国家稳定,大量的科学家选择来到美国,进而带动了美国的大发展,使美国成为世界第一强国。
普林斯顿数学中心对美国的推广
普林斯顿数学中心可以说极大地推动了美国的大发展,不仅帮助美国赢得了二战,也让美国成为了世界第一强国。
为什么这么说?一些历史学家称第二次世界大战为科学家的战争。
因为科学需要高等数学作为基础,所以这场战争其实可以说是数学家之战,触动了普林斯顿数学圈的中立者。普林斯顿的数学家参与了密码制作和解码的工作,一项突破帮助美国赢得了中途岛战役,成为美日海战的转折点。
在英国,20世纪30年代,拥有普林斯顿大学博士学位并在高等研究院工作了几年的艾伦·图灵(Alan Turing)和他的团队在布莱克利破解了纳粹密码,但德国人对此一无所知,这扭转了争夺大西洋控制权的潜艇战争。
奥斯瓦尔德-凡勃伦和他的几个副手在阿伯丁武器试验场彻底改写了弹道学,而刚从哈佛来到普林斯顿高等研究院的莫尔斯则在美国军需总监办公室牵头进行相关研究。另一位数学家、普林斯顿统计学家威尔克斯(Sam
Wilks)每天根据前一天的观察,精确估计德国潜艇的当前位置。
然而,最大的贡献出现在武器设计和制造领域,包括雷达、红外探测装置、轰炸机、远程火箭和装有深水炸弹的鱼雷。这些新武器价格昂贵,军方需要数学家发明新的方法来测试其有效性,找出最有效的方法。运筹学研究可以系统地提供军队需要的数据。炸弹需要释放多大的爆炸力才能造成一定的伤害?飞机应该加强防护,还是轻装上阵提高速度?轰炸鲁尔应该用多少炸弹?这些问题都需要数学知识来回答。
钱伟长通过计算德国导弹的射程避免了伦敦市中心的毁灭。
当然,最重要的贡献是原子弹。普林斯顿的维格纳和哥伦比亚的漆拉(利奥
Szilard)写了一封信,带给爱因斯坦,请他签名,警告罗斯福总统,德国物理学家哈恩(Otto)
Hahn)已经成功分裂出铀原子,并走私给丹麦的奥地利犹太人Maitenaz。
迈特纳)通过这些成果完成了如何制造原子弹的计算,为原子弹的研发做出了贡献。普林斯顿学校的冯·诺依曼在二战期间参与了曼哈顿计划,并为第一颗原子弹的研制做出了贡献。
第二次世界大战促进了许多新的数学知识和理论的诞生,也奠定了普林斯顿作为新的世界数学中心的地位,不仅在拓扑学、代数和数论领域领先,而且在计算机理论、运筹学和新博弈论领域领先。
所有的数学家都希望去普林斯顿朝圣,那里诞生了很多新的数学研究成果,比如复代数几何在普林斯顿的诞生。当时的德国数学家Hirzebruch,法国数学家Kadang和Searle,以及日本数学家Hiranobuhiko,都多次访问普林斯顿,共同研究和探讨,将层同调理论应用于Stein流形,并推广到更一般的代数几何中。他们的一系列工作彻底改变了复杂代数几何的面貌。不仅是复代数几何,普林斯顿的数学研究的许多其他成果都极大地影响了现代数学的发展。
还有电脑。作为“现代计算机之父”和“博弈论之父”,诺伊曼对世界上第一台电子计算机ENIAC(电子数字积分计算机)的设计提出了建议。1945年3月,他起草了一份全新的“存储程序通用电子计算机方案”——ed vac(电子
离散变量自动
计算机的缩写)。这对后来的计算机设计有着决定性的影响,尤其是计算机结构的确定,存储程序和二进制代码的使用,至今仍为电子计算机设计者所遵循。
从65438年到0946年,冯·诺依曼开始学习编程。他是现代数值分析计算数学的创始人之一。他先是研究了线性代数和算术的数值计算,后来重点研究了非线性微分方程的离散化和稳定性,并给出了误差估计。他帮助开发了一些算法,尤其是蒙特卡罗方法。诺依曼的贡献也让美国计算机发展领先世界。
如今,普林斯顿数学中心发展非常迅速。普林斯顿高等研究院下不仅有数学学院,还有历史研究学院的自然科学学院和社会科学学院,还有新设立的理论生物学研究项目。每个研究所都有一个小规模的终身研究员小组,但每年都有大量的访问学者补充。。研究院每年都有几个研究课题,由名家主持。访问学者研究他们想要的。正是这种自由的氛围激发了许多创造性的想法和成就。长期以来,普林斯顿模式一直是学术研究的典范,引领着科学研究的步伐。
中国许多年轻的数学家在普林斯顿学习和教学。如今,普林斯顿学校被称为宇宙数学中心,由此可见其在美国的重要性。
世界数学中心的迁移,也意味着世界霸主地位的改变。从欧洲到美国,接下来会是哪里?20世纪90年代,著名数学家陈省身预言“21世纪中国将成为数学大国”!在中国数学领域,这一预言被称为“陈省身猜想”。
希望这个猜想成真!