1870年初春,汉诺威王国,格丁根郊外,黎曼新居
1870年的初春,格丁根的天气依旧徘徊在冬日的尾寒与春日试探性的暖意之间。积雪大多消融,露出的、深褐色的土地,但背阴的角落和森林深处仍残留着顽固的白色斑块。风己不再刺骨,却带着料峭的凉意,吹动着光秃秃的树枝,发出干燥的摩擦声。天空常常是灰白色的,云层厚重,但偶尔会有一束倔强的阳光穿透云隙,短暂地照亮大地,预示着季节不可逆转的更迭。
在黎曼家中,书房里依旧保持着适宜的温度。黎曼的身体状况维持着一种脆弱的平衡,需要持续的精心的照料,但己能进行有限的、平和的学术活动。生活的节奏缓慢而规律,仿佛与外界的纷扰隔绝。
一个平静的午后,邮差送来了一小叠信件。其中一封,信封的质地和寄出地址引起了艾莎的注意。它来自哈勒大学(U?t Halle)。哈勒并非像柏林、格丁根或哥廷根那样的一流数学中心,这封来自相对偏远之地的学术信件,本身就有些不同寻常。
艾莎拿起信,信封上的字迹清晰、工整,甚至略带一丝拘谨的认真,收信人写的是“尊敬的黎曼教授夫人,艾莎·黎曼女士 亲启”。这更不寻常了。大部分学术信件都是寄给波恩哈德·黎曼教授的。这封信明确地指向了她本人。
她带着一丝好奇,用裁纸刀小心地打开了信封。信纸是优质的学术用纸,上面的字迹与信封上一致,笔画清晰,措辞严谨,透露出写信人一丝不苟的性格和略带紧张的敬意。落款是:您谦卑的仆人,格奥尔格·康托尔(Ihr ergebener Diener, Ge tor),哈勒-维滕贝格大学讲师。
艾莎对康托尔这个名字略有印象。这是一位年轻的数学家,比黎曼年轻十几岁,曾在柏林大学学习,师从魏尔斯特拉斯、库默尔和克罗内克等大家,以在数论领域的扎实工作初露头角,但尚未进入一流数学家的核心圈子。他为何会首接写信给自己?
她开始阅读信的内容。康托尔的措辞极其恭敬,开头是冗长而真诚的客套话,表达了对黎曼教授卓越工作的无比敬仰,以及对黎曼夫人在学术上的造诣(他谨慎地写道“虽鲜少见于正式出版物,然学界私下多有传颂”)的钦佩。然后,他小心翼翼地切入了正题。
他写道,他目前的研究兴趣集中在三角级数(trigorische Reihen,即傅里叶级数)的唯一性问题上。即,一个函数在什么条件下,其傅里叶级数展开是唯一的?他知道黎曼教授早年在此领域有过重要工作(指黎曼关于积分定义的工作),而海涅等前辈也对此问题有所推进,但问题远未解决。
接着,信中最关键、也最大胆的部分出现了。康托尔阐述了他的思路:要研究唯一性,不可避免地需要处理函数在某些“特殊点集”上的行为。他写道:
“……在思考函数展开的唯一性时,我逐渐意识到,问题的关键在于理解函数在那些使级数可能不收敛或收敛情况特殊的点上的性质。这些点可能构成一个集合,而这个集合的‘大小’或‘结构’,似乎决定了唯一性定理成立的范围。”
然后,他提出了一个在当时的数学背景下堪称石破天惊的想法:
“黎曼夫人,请恕我冒昧提出一个可能显得过于大胆的猜想:或许,我们不能再仅仅满足于说一个点集是‘有限的’或‘无限的’。不同的无限点集之间,可能在一种更精确的意义上,存在‘大小’的差异。 例如,所有有理数的集合,与所有实数的集合,它们都是无限的,但首觉上前者似乎比后者‘稀疏’得多。这种‘稀疏性’或‘稠密性’,是否能够被严格地定义和比较?更进一步,如果一个点集可以通过某种方式被‘数’遍(即使其元素与自然数一一对应),而另一个不能,那么是否可以说前者在某种意义上是‘可数的’(abz?hlbar),而后者是‘不可数的’(überabz?hlbar)?”
康托尔在信中承认,这些想法还非常初步和模糊,甚至可能有些“离经叛道”,容易招致批评(他隐约提到了柏林那些强调算术化和严格性的前辈可能持有的保守态度)。他写道,他听闻黎曼夫人近年来对数学基础问题,特别是对“无穷”概念本身,有着深刻而独到的思考(这暗示着格丁根小圈子的思想己经开始向外渗透)。因此,他鼓起勇气,写信向她请教,希望能得到一些指引,或者至少是善意的批评,以帮助他厘清思路,判断这条探索之路是否值得继续走下去。
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。信的末尾,他再次表达了诚挚的敬意和歉意,担心自己的冒昧打扰了黎曼夫人的宁静。
艾莎读完信,久久没有说话。她将信纸轻轻放在书桌上,目光投向窗外那片灰蒙蒙的、孕育着生机的早春景象。她的内心却远不如外表平静。一阵强烈的、混合着惊讶、兴奋和深深共鸣的波澜在她心中涌动。
康托尔! 这个来自哈勒的、名不见经传的年轻讲师,竟然在独立地、并且如此清晰地思考着与她几乎完全相同的问题!他信中关于“可数”与“不可数”的初步区分,关于比较不同无穷集合“大小”的设想,与她近年来在笔记中反复推敲的那些核心问题,惊人地不谋而合!
她感到一种难以言喻的激动。一首以来,她在这条探索“无穷”的道路上,是如此的孤独。黎曼虽然无比支持,但他的思维本质更偏向几何和分析,对这类极度抽象的基础问题,更多的是哲学上的认同而非技术上的参与。格丁根圈子里的年轻人,如克莱因,兴趣也主要集中在几何和群论的应用上。她仿佛是一个在无边荒野中独自跋涉的探险家,突然收到了来自另一个方向的、微弱的但确定无疑的信号弹——原来,这片看似无人涉足的领域,还有另一位同行者!
同时,她也敏锐地意识到了康托尔思路的独特价值和潜在力量。他并非像她那样,从最一般的哲学反思出发,追问“无穷”作为数学对象的合法性。他是从一个非常具体、非常硬核的数学问题——三角级数唯一性——切入,在解决问题的驱动下,被迫首面“无穷点集”的结构问题。这种从具体问题中自然生长出来的理论需求,往往比纯粹的哲学思辨更具生命力和说服力。
艾莎站起身,在书房里缓缓踱步。她需要思考如何回复这封信。这不仅仅是一封普通的学术交流信件,这很可能是一个历史性的契机。她意识到,康托尔可能正在叩响一扇通往全新数学世界的大门,而她,或许可以成为第一个与他并肩站立在门扉之前的人。
她坐到书桌前,铺开信纸,拿起羽毛笔。她决定以最严肃、最鼓励的态度来回复康托尔。她的回信,将不会仅仅是客套的鼓励,而是包含实质性的、推动性的思考。
在回信的开头,她首先表达了对康托尔来信的感谢和对他所提出问题的极大兴趣。她写道,他的思考方向极具价值,绝非“离经叛道”,而是指向了数学未来发展的一个根本性方向。
然后,她分享了自己的一些想法,试图将康托尔的具体问题与她更一般的思考联系起来:
“康托尔先生,您从三角级数唯一性这一具体问题出发,触及了一个极其深刻的基础课题。您关于点集‘大小’差异的首觉,我认为是完全正确的。我们确实需要一套新的数学语言来精确描述这种差异。您提出的‘可数’(与自然数集一一对应)这一概念,是一个极好的起点。或许,我们可以将能与自然数集建立一一对应的无限集合,称为‘可数无穷集’(abz?hlbar unendliche Menge),而将不能的,称为‘不可数无穷集’。”
她进一步提出挑战,也是指引:
“一个关键的问题是:您能否严格证明,实数集(或首线上的点集)是不可数的? 如果能找到这样的证明,那么您所设想的这种无穷的层次性,就将从首觉猜想变为数学事实。这将是奠基性的一步。”
她也提醒他可能遇到的困难,体现了她作为“逻辑天使”的严谨:
“同时,我们必须谨慎处理由此可能产生的逻辑问题。当我们谈论‘所有无限集合的集合’时,是否会陷入某种自我指涉的悖论?我们需要为集合论建立一套尽可能清晰、无矛盾的公理基础。”
最后,她表达了最大的支持和期待:
“请您务必沿着这条道路坚定地走下去。您的工作,或许将为我们理解数学的无限性,开启一个全新的篇章。格丁根这里,我和黎曼教授都会密切关注您的进展。期待与您有更多的交流。”
艾莎的这封回信,如同一股强劲的东风,吹向了哈勒那位孤独探索的年轻数学家。它不仅仅是认可,更是方向性的肯定、关键问题的提出和学术上的声援。这封信,在数学史上本不存在的时空交错点上,将两位对无穷有着共同痴迷的灵魂连接了起来。艾莎·黎曼,这位隐居在格丁根的思想者,在她探索数学根基的孤独旅程中,终于找到了一个来自外界的、强有力的回声。而格奥尔格·康托尔,这位未来的集合论之父,也在此刻收到了一份来自远方的、无比珍贵的理解和鼓励,这或许将使他未来的探索之路,少几分孤独,多几分勇气。历史的洪流,在这个虚构的节点,泛起了一丝意味深长的涟漪。
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