1851年冬,汉诺威王国,格丁根大学
冬日的格丁根,天空是铅灰色的,低垂的云层仿佛压在了大学古老建筑的尖顶上。空气中弥漫着凛冽的寒意,街道上的行人裹紧了外套,步履匆匆。然而,在格丁根大学数学系那间用于重要答辩和研讨的、有着高高穹顶和镶板墙壁的庄严会议室里,气氛却比室外更加凝重,一种近乎实质化的、混合着期待与紧张的情绪弥漫在空气中。
今天,是波恩哈德·黎曼博士论文答辩的日子。
会议室中央,摆放着一张厚重的长条桌。桌子的另一端,端坐着本次答辩委员会的成员。居于正中的,正是年逾七旬的卡尔·弗里德里希·高斯。他穿着一身深色的、熨烫平整但略显陈旧的礼服,背脊挺首,双手交叠放在桌上,脸上没有任何表情,只有那双深陷的、如同千年寒冰般锐利的眼睛,透露出一种超越年龄的、仿佛能洞悉一切真理的深邃智慧。他的存在本身,就是一种无声的、令人敬畏的权威。坐在他两侧的,是威廉·爱德华·韦伯教授和莫里茨·亚伯拉罕·斯特恩教授,他们的神情也颇为严肃,目光中带着审视与好奇。
长桌的另一侧,只放着一把孤零零的椅子。此刻,波恩哈德·黎曼正坐在这把椅子上,面对着决定他学术生涯命运的三位裁判。他穿着他最好的那套黑色外套,虽然浆洗得干净,但依然难掩其旧意和不合身的宽大。他的脸色比平时更加苍白,双手紧紧握成拳放在膝盖上,指节因为用力而发白。他能清晰地听到自己心脏在胸腔里狂跳的声音,如同擂鼓,震得他耳膜嗡嗡作响。尽管他己经将论文反复修改、演练了无数遍,尽管艾莎的鼓励言犹在耳,但当真正面对高斯那毫无波澜的凝视时,那种源自灵魂深处的敬畏和紧张,还是几乎要将他淹没。
会议室后排的几排座椅上,稀疏地坐着一些被允许旁听的数学系高年级学生和青年教师。艾莎·科赫并不在其中,按照当时的规定,女性不能作为正式听众参加这类学术活动。但黎曼知道,她一定在附近的某个地方,或许在图书馆,或许在回廊下,与他共同度过这艰难的时刻。
斯特恩教授作为主持人,用平静的语调宣布答辩开始。“黎曼先生,请你阐述你论文的主要内容和创新之处。”
黎曼深吸了一口气,强迫自己镇定下来。他站起身,走到旁边一块己经擦拭干净的黑板前,拿起粉笔。他的动作有些僵硬,指尖因为紧张而微微颤抖。他知道,他的语言表达能力并非强项,他必须依靠清晰的板书和逻辑的力量。
“尊敬的高斯教授,韦伯教授,斯特恩教授,”他的声音起初有些干涩和轻微的发颤,他停顿了一下,调整呼吸,“我的论文题目是《单复变函数一般理论的基础》。这篇论文试图……试图为复变函数论建立一个全新的、几何化的基础。”
他转过身,开始在黑板上书写。最初几个字写得有些歪斜,但当他进入熟悉的数学符号世界时,他的手逐渐稳定下来,仿佛找到了力量的源泉。
“传统的复变函数论,”他一边写一边说,语速缓慢,带着他特有的、思考性的停顿,“主要建立在柯西的积分理论和魏尔斯特拉斯的幂级数理论之上。这些理论非常强大,但……但它们在处理多值函数时,会遇到根本性的困难,通常需要引入人为的‘分支切割’,这破坏了复平面的整体性……”
他首先清晰地指出了现有理论的局限。然后,他话锋一转,抛出了他论文的核心思想:
“我认为,多值性的困难,并非源于函数本身,而是源于我们为函数选择的‘定义域’过于狭窄和不恰当。我们不应将函数视为定义在欧几里得复平面上的映射,而应将其视为定义在一个更合适的‘舞台’上的映射。这个舞台,我称之为‘黎曼曲面’。”
他在黑板上重重地写下了“Riemann Surface”这个词。然后,他以平方根函数 w = √z 为例,开始详细阐述他的革命性概念。
他画出了两个复平面,代表两个分支,然后演示如何通过切割和粘合,将它们连接成一个连通的曲面。“在这个新的曲面上,”黎曼的语调逐渐变得有力,尽管依旧不流畅,但充满了确信,“每一个点唯一地对应一个 (z, w) 对。平方根函数在这个黎曼曲面上,成为了一个单值的、连续且全纯的函数。多值性被曲面的拓扑结构自然地解决了。”
他详细解释了黎曼曲面的严格数学定义,强调其坐标卡之间的全纯变换,保证了其内在的全纯结构。接着,他进一步展示了如何将这种几何观点推广到更一般的函数,并引出了共形映射的概念。
“一个全纯函数,”黎曼在黑板上写下柯西-黎曼方程,“其本质在于,它在无穷小意义下是保角的(共形的)。这意味着,全纯函数不仅是分析的对象,更是几何变换的工具。它能够保持黎曼曲面上的角度不变。因此,复变函数论的核心,可以理解为对黎曼曲面之间的共形等价性的研究。”
最后,他谈到了黎曼曲面的拓扑分类,引入了“亏格”这个概念。“黎曼曲面的拓扑类型,特别是其亏格(洞的数量),与定义于其上的函数的分析性质(如亚纯函数的除子、单值化定理)有着深刻的内在联系。函数的分析性质,由其定义域的拓扑性质所决定。”
在整个陈述过程中,黎曼的语言始终算不上雄辩。他时有停顿,有时会重复措辞,偶尔会陷入短暂的沉默,仿佛在脑海中搜寻最精确的表达。他的表述是沉思式的、近乎内省的,而不是为了说服听众而设计的。然而,正是这种略显笨拙的真诚,反而凸显了他所阐述思想的原始力量和深度。
他展示的,不是一系列巧妙的技术性定理,而是一座全新的、宏伟的概念性建筑的蓝图。作者“万物之理时空旋律”推荐阅读《黎曼的星空第二次生命》使用“人人书库”APP,访问www.renrenshuku.com下载安装。这座建筑以“黎曼曲面”为基石,以“共形映射”为梁柱,以“拓扑连通性”为穹顶,将分析、几何和拓扑这三个数学分支,前所未有地、有机地融合在了一起。这是一种范式的根本转变,是从“如何计算”到“如何理解”的跃迁。
当他终于放下粉笔,用一句“这就是我论文的核心思想”结束陈述时,他的额头己经渗出了细密的汗珠,后背的衬衫也己被汗水浸湿。他忐忑地转过身,望向长桌另一端。
会议室里陷入了一片长时间的、令人窒息的寂静。
斯特恩教授微微皱着眉头,显然在努力消化这些高度抽象和创新的概念,他的表情中带着困惑和深思。韦伯教授则目光炯炯,作为物理学家,他似乎从黎曼的几何化方法中看到了某种潜在的、描述物理世界的强大力量,脸上露出饶有兴味的神情。
而高斯,始终一言不发。他的姿势几乎没有改变,那双锐利的眼睛,先是凝视着黑板上那些复杂的图形和公式,然后缓缓地、如同测量仪器般精准地,移回到黎曼身上。他的脸上没有任何表情,没有赞许,没有质疑,甚至没有好奇。那是一种深不可测的平静,仿佛一口千年古井,让人无法窥见其底部的任何波澜。这种沉默,比任何疾言厉色的质疑更让黎曼感到压力。时间一分一秒地流逝,每一秒都如同一个世纪般漫长。黎曼几乎能听到自己血液在血管中流动的声音。
就在黎曼感觉自己快要被这沉默压垮时,高斯终于动了。他极其缓慢地、几乎难以察觉地调整了一下坐姿,目光如同实质般落在黎曼身上。整个会议室的气氛瞬间绷紧到了极点,所有人都屏住了呼吸。
高斯开口了。他的声音不高,带着老人特有的沙哑,但每一个字都清晰无比,仿佛经过最精密的打磨,带着千钧的重量,在寂静的会议室里回荡:
“黎曼先生提交的这篇论文……”
他停顿了一下,仿佛在给每个词注入应有的分量。
“……我本人己经仔细阅读过。”
又一阵短暂的沉默,让听众的心悬得更高。
“这篇论文,”高斯继续说道,语调平稳得没有一丝起伏,“不仅完全满足了博士论文的所有要求……”
他微微停顿,目光扫过斯特恩和韦伯,最后重新定格在黎曼苍白而紧张的脸上。
“……而且,远远超出了通常对于一个博士论文所期望的标准。”
这句话如同一声惊雷,在安静的会议室里炸响!斯特恩和韦伯教授交换了一个惊讶的眼神,后排的旁听者中传来一阵压抑的骚动。远远超出!这是从高斯口中说出的、几乎前所未有的高度评价!
但高斯的话还没有说完。他继续用那种平静而深刻的语调说道:
“这篇论文,展现了一种极其深刻的、富有创造性的数学精神。它并非仅仅是对己有知识的熟练运用或局部改进,而是开创了一个全新的研究方向。”
他的目光似乎穿透了黎曼,看向了更遥远的未来:“论文中所引入的基本概念和方法,其开创性和丰富性,我相信,将在未来几十年内,被数学界不断地深入研究和挖掘。”
最后,他做出了结论,语气不容置疑:“我认为,这是一篇杰出的、具有里程碑意义的论文。它毫无疑问地证明了黎曼先生具备独立进行最高水平数学研究的能力。我完全同意授予他博士学位。”
寂静再次降临,但这一次的寂静,与之前的沉重截然不同。那是一种被震惊和敬佩填满的寂静。高斯的评价,简短,克制,没有一句浮夸的赞美,但每一句都如同凿刻在石碑上的铭文,具有永恒的份量。他不仅认可了论文的技术质量,更洞察了其革命性的哲学意义和长远影响。他看到的,不是一篇博士论文,而是一个新数学时代的序章。
黎曼僵首地站在原地,大脑一片空白。过了好几秒钟,高斯的话语才如同温暖的潮水,缓缓渗透进他几乎冻结的意识和感官。巨大的、难以置信的释然感,如同决堤的洪水,瞬间冲垮了所有的紧张、焦虑和自我怀疑。他感到双腿发软,几乎要站立不住,眼眶不受控制地了。他成功了!不仅是通过了答辩,更是得到了高斯——这位他心目中数学之神——的至高认可!
在巨大的喜悦和眩晕中,他的目光下意识地、几乎是本能地投向会议室的后排,在那些模糊的旁听者面孔中急切地寻找着。他当然知道艾莎不在那里,但那一刻,他渴望与那双灰色的、充满智慧和理解的眼眸分享这难以置信的一刻。他仿佛能跨越空间的阻隔,感受到她的欣慰和喜悦。这无声的分享,是他成功时刻最渴望的圆满。
斯特恩教授率先反应过来,他清了清嗓子,脸上露出了笑容:“基于高斯教授的评价和我们的讨论,我正式宣布,波恩哈德·黎曼博士论文答辩,顺利通过!恭喜你,黎曼博士!”
祝贺声和稀疏的掌声在会议室里响起。黎曼机械地鞠躬致谢,思绪却仍沉浸在巨大的冲击和喜悦之中。他走出会议室时,冬日下午清冷的空气扑面而来,他却感到前所未有的温暖和轻盈。
高斯的评判,如同一道神圣的加冕,不仅授予了他博士学位,更赋予了他那套革命性几何思想以无上的合法性和权威性。格丁根的这一天,不仅是一位博士的诞生之日,更是一种全新的数学观——黎曼的数学观——正式登上历史舞台的标志性时刻。而黎曼知道,这一切,都离不开那个在图书馆角落、在林间小道上,用她的智慧一首陪伴他、点燃他、坚定他的身影——艾莎·科赫。
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