1859年末,柏林、巴黎、格丁根等欧洲数学中心
1859年的秋冬之交,寒意渐浓,席卷欧洲大陆的,不仅是来自西伯利亚的冷空气,更有一股在知识界悄然涌动、初时微弱却后劲十足的思想寒潮——波恩哈德·黎曼那篇《论小于给定数值的素数个数》的论文,随着柏林科学院的院刊,被寄送到了欧洲各大主要的学术机构、大学图书馆以及顶尖数学家的手中。
最初,这本薄薄仅38页的小册子,并未引起广泛注意。它混杂在众多学术出版物中,其标题看起来甚至有些传统和平淡,似乎只是对数论中一个经典老问题的又一次尝试。然而,当那些真正处于数学研究前沿的学者——首先是格丁根、柏林、巴黎等地的教授和他们的优秀门生——开始认真翻阅它时,一种前所未有的、混合着极度困惑、难以置信的震惊以及深刻自省的情绪,开始如暗流般在狭小的学术圈子里弥漫开来。
柏林:狄利克雷的洞察与叹息
在柏林大学,年迈的彼得·古斯塔夫·勒热纳·狄利克雷教授,黎曼在柏林求学时的导师,是最早收到院刊的人之一。一个阴沉的午后,他坐在书房里,戴着老花镜,开始阅读他这位昔日学生的论文。起初,他阅读的速度很慢,不时点头,对黎曼清晰回顾高斯猜想和欧拉乘积公式表示赞赏。
然而,当论文推进到解析延拓的部分时,狄利克雷的眉头渐渐锁紧。他看到黎曼不再将s视为实数,而是引入复变量,并通过一个精巧的围道积分将ζ(s)的定义域扩展到整个复平面。狄利克雷的呼吸变得有些急促,他作为分析大师,完全理解黎曼所做的每一步数学操作是严谨的,但他更深刻地意识到,这种操作背后所蕴含的思维范式的根本性转变。
接着是函数方程的出现。当狄利克雷看到那个将ζ(s)与ζ(1-s)联系起来的优美而对称的方程时,他忍不住发出一声低低的惊叹,身体微微后仰,靠在了椅背上。他摘下眼镜,揉了揉鼻梁,目光有些茫然地望向窗外灰蒙蒙的天空。这不再是技巧的堆砌,这是一种结构性的发现,是揭示数学对象内在和谐的美学杰作。
但真正的冲击来自论文的后半部分。当他读到黎曼明确指出非平凡零点位于临界带,并基于强大的首觉提出所有零点实部均为1/2的猜想时,狄利克雷感到了强烈的震撼。而当他最终看到那个石破天惊的显式公式——将素数计数函数π(x)精确地表示为对数积分主项与一系列来自于ζ函数零点的振荡项之和时——这位见多识广的老数学家彻底被征服了,同时也感到一种深深的无力感。
几天后,在与几位亲近的同事和学生的私下交谈中,狄利克雷用一种充满感慨又略带苦涩的语气评价道:
“黎曼……他为我们所有人打开了一扇通往全新世界的大门。(Er hat uns allen eiür in eine ganz neue Welt aufgesto?en.)”
他停顿了一下,环顾西周那些或好奇或困惑的面孔,声音低沉下来:
“但是,我必须坦白地说,我们中的大多数人,包括我自己,甚至还不知道该如何抬起脚,迈过那道门槛。(Aber die meisten von uns, mich eingeschlossen, wissen noicht einmal, wie wir den Fu? heben sollen, um über die Schwelle zu treten.)”
狄利克雷的这番话,精准地道出了当时顶尖数学界面对黎曼论文时的普遍困境。他们能依稀看到门后世界的壮丽景象,却被自身知识结构和思维习惯所筑起的高高门槛挡住了去路。黎曼的工作不是对现有理论的改进,而是升维打击。他使用的语言(复变函数、解析延拓、围道积分)、他思考问题的维度(从实数到复数,从离散到连续,从局部到全局),对于当时主要深耕于实分析、具体数论问题和数学物理方程的学者而言,太过超前。
巴黎:柯西学派的严谨性质疑
在巴黎,法兰西科学院的氛围则有所不同。这里弥漫着以奥古斯丁-路易·柯西为代表的、对数学严格性近乎苛刻的追求精神。当黎曼的论文传到这里时,引起的反应更多是谨慎的怀疑和严格的审视。
一些深受柯西影响的数学家首先发难:
“黎曼先生对ζ函数的解析延拓,那个围道积分定义,其收敛性在无穷远处是否得到了最严格的证明?每一步极限交换的依据是否都毫无瑕疵地给出了?”
“还有那个显式公式,推导过程似乎依赖于一些复杂的极限过程和无穷求和交换。在柯西的意义下,这些操作的严格条件是否都满足?这个公式是恒等式,还是只是一个渐近展开?其误差项能否被有效控制?”
“最令人不安的是那个‘猜想’。数学是建立在证明之上的科学,怎能将一个基于‘非常可能’和数值计算的断言作为理论的基础?这更像是自然哲学家的臆测,而非数学家的严谨工作。”
巴黎学界的反应,体现了另一种形式的“不理解”。他们并非看不到黎曼思想的深刻性,而是对其呈现方式感到不适。黎曼的论文充满了天才的首觉和宏大的构想,但在许多技术细节上,确实没有达到柯西学派所要求的那种一步不漏、毫无间隙的严格性。黎曼的风格是“指月之手”,指出月亮的方向和大致路径,但并未修葺一条通往月球的、每一级台阶都坚固无比的阶梯。这种风格与法国数学当时崇尚的“条条大路通罗马,但每块铺路石都必须夯实”的传统产生了冲突。
例如,黎曼在推导显式公式时,使用了对数导数的围道积分和留数计算,其思想是开创性的,但关于积分路径趋于无穷时贡献趋于零的严格估计,论文中并未给出最详尽的细节。这种“显然可得”或“经过一些推导可知”的跳跃,让追求绝对严密的法国学者感到不安。
格丁根与本地的沉默
在格丁根本地,反应则更为复杂和微妙。黎曼的同事和学生们当然第一时间读到了论文。他们为身边这位平日里沉默寡言、甚至有些羞怯的同事能做出如此宏大的工作而感到钦佩。但与此同时,一种更深的隔阂感也油然而生。
许多教授发现,他们很难在课堂上向学生讲解这篇论文的核心思想。因为要理解它,需要预先掌握大量尚未被系统纳入数学教育体系的知识,如复变函数论的深入概念。黎曼的工作仿佛一座孤峰,它与数学的“平原”之间,缺乏平缓的斜坡作为过渡。因此,在最初的几年里,格丁根校内对这篇论文的公开讨论并不多,它更像一个被公认的、但难以企及的智力奇迹,被静静地供奉在神坛上。
年轻一代的震撼与迷茫
然而,在年轻一代的数学学子中,情况有所不同。一些最具天赋的学生,如理查德·戴德金(他后来成为黎曼著作的编辑者和思想的传播者),在初次接触这篇论文时,感受到的是一种混合着极度兴奋和深深迷茫的震撼。
戴德金曾回忆道:“阅读黎曼的论文,就像第一次看到哥特式大教堂的穹顶。你被其宏伟和精巧的结构深深震撼,但同时又清楚地意识到,自己完全不了解那些飞扶壁和拱券是如何协同作用,支撑起这整个奇迹的。你知道你面对的是天才之作,但通往理解的道路却异常艰难。”
这些年轻人意识到,要跟上黎曼的步伐,他们必须首先回过头去,重新学习、甚至参与构建黎曼所使用的数学语言和工具本身——也就是系统发展复变函数论。这注定是一条漫长的道路。
共识的逐渐形成
尽管初始反应以困惑和质疑为主,但欧洲数学界的顶尖头脑们,在经过反复研读和内部讨论后,逐渐达成了一个共识:无论黎曼的论文在细节上是否完美无瑕,其所开辟的方向是绝对正确且极其深刻的。它提供了一种前所未有的、强大的方法论,将数论这个最古老的数学分支与当时最新兴、最强大的分析工具(复分析)深刻地联系了起来。
狄利克雷的感叹,与其说是贬低,不如说是对黎曼思想超前性的最高褒奖。巴黎学派的质疑,也从反面推动了后来者(如魏尔斯特拉斯)以更严格的方式去夯实黎曼所奠定的基础。
到了1859年末,那最初如寒潮般的震撼,己经开始转化为一种持续而深沉的背景辐射,潜移默化地影响着数学研究的走向。数学家们意识到,数学的中心议题之一——理解素数——己经不可逆转地被黎曼改变了航道。未来的探索,将不得不沿着他指出的这条通往复平面深处的道路前进,无论这条路看起来多么崎岖和陌生。
黎曼的38页论文,如同一颗投入平静湖面的巨石,激起的波澜起初让岸上的人感到不适和混乱,但很快,所有人都意识到,湖水的水位和流向,己经因此而永久地改变了。这震撼,是一个新时代在旧时代母体中躁动不安的胎动。
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