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巴塞尔:数学与神学,困难抉择

欧拉于1707年4月15日出生在瑞士的巴塞尔,一个瑞士西北部与法国和德国毗邻的小城。美丽的莱茵河蜿蜒穿城而过,瑞士最古老的高等学府巴塞尔大学就在这里。

欧拉的父亲是位专职的传道牧师,但是非常喜爱数学。在这位乡村牧师的书房里,除了神学书籍之外,就是数学书籍。他给童年的欧拉讲过许多有趣的数学故事。欧拉后来满怀深情地回忆父亲对他数学的启蒙,永远记得那些令他听得入迷的故事。例如,印度国王舍罕打算奖赏那位发明了象棋的大臣,问他想要什么。聪明的大臣请求赏赐一些麦粒,要求的数量是:在棋盘的第一格里放1粒,第二格里放2粒,第三格里放4粒,第四格里放16粒……以此类推,把棋盘上的64格都放满。舍罕国王和众人都未曾料到,国库内的麦子都搬光了以后,棋盘格子的一半多还空着呢!

这个“幂级数求和”问题的故事,深深震撼了欧拉的心灵,使他感到了数字的力量与迷人。在父亲的书房里,不满十岁的欧拉自学了德国数学家鲁道夫写的《代数学》,做完书里的全部习题,毫不吃力。辅导欧拉自学的是学识渊博的数学家约翰·伯克哈特,欧拉没齿不忘的启蒙恩师。

欧拉渐渐展现出他那过人的智慧,那善于解决实际问题的超级才能。他的牧师父亲不仅牧“人”也牧羊,羊群是他家的主要生活来源,欧拉则是牧童。当家里的羊群不断增多接近百只的时候,父亲决定扩大羊圈。他计划建造一个长方形新羊圈,长40米,宽15米,面积正好600平方米。算一下需要110米的材料做围栏,但他只有100米材料,于是打算缩小羊圈的面积。这时候,欧拉却告诉父亲,只要改变羊圈桩脚的位置,造一个25米见方的正方形羊圈,材料足够,面积还会增加到625平方米呢!

牧师认为儿子智力非凡,得让儿子接受优良的教育。他当然知道,良师益友对于一个人的成长何其重要。牧师年轻时曾在著名的巴塞尔大学读神学,从而结识了那里的数学与物理教授雅各布·伯努利和约翰·伯努利,这两兄弟都是著名的大数学家,他们的研究工作对当时,甚至后世的数学家产生过深远的影响。伯努利家族是个数学世家,三代人出了八位有名的数学家。约翰·伯努利有两个儿子,名叫尼古拉和丹尼尔,兄弟二人与他们的父亲和伯父一样,酷爱数学,日后也都成了世界著名的大数学家。他们把聪明的欧拉当成小弟弟,经常给他绘声绘色地讲那些有趣的数学知识,使欧拉受益匪浅。他们同欧拉的友谊延续了一生。

欧拉的恩师约翰·伯努利教授,是他引导欧拉走进数学王国

约翰·伯努利教授很快就发现了欧拉的天分,决定加意培养。他推荐欧拉进入了巴塞尔大学,那年欧拉仅仅13岁,主修神学,他花很多时间学习希伯来语和希腊语,为的是能念懂圣经《旧约全书》和《新约全书》的原文。

巴塞尔大学聚集着一大批欧洲著名的学者,例如,大哲学家尼采当年在那里讲授“古典文献学”,他的代表作《悲剧的诞生》就是在巴塞尔大学任教期间写出来的。

在必修的神学课程之外,少年欧拉也学习令他入迷的数学,成为约翰·伯努利教授的学生。他在班上年纪最小,但最聪明。他勤奋好学,坐在最前一排,聚精会神地听讲。约翰·伯努利不愧是大数学家,讲课中尽情挥洒,旁征博引,不仅给学生剖析展现数学的核心思想,还引导学生们思考当时数学家们所关注的尚未解决的难题。欧拉在大师的课上不仅学到丰富的知识,还逐渐认识到数学的真谛,对数学的兴趣与日俱增。

欧拉出众的才华得到进一步的展露,他常常成为班上唯一敢于向伯努利教授提出的难题冲锋,并且提出解题想法的学生。欧拉鹤立鸡群,这令伯努利教授非常惊喜,开始对欧拉因材施教,单独授课。欧拉在自传中回忆道:“著名的约翰·伯努利教授给了我许多宝贵的指教,引导我独立地阅读那些艰深的数学著作,研究其中的问题。他每星期六下午与我见面,和蔼地为我解答问题,严格地规定我必须读通与牢记那些最重要的数学,指导我一步一步地走向数学的前沿。伯努利教授知道训练数学家的最好的方法,我受益终生。”欧拉对恩师的感激之情跃然纸上。顺便说一句,在古代数学家中间,我们对约翰·伯努利的了解最多,这多亏了欧拉勤于写作,仔细地记载了许多有关他的恩师的故事,并得以流传。

1722年,15岁的欧拉在巴塞尔大学获得学士学位。次年,欧拉接着又获得了硕士学位,他是这所古老大学有史以来最年轻的硕士。

欧拉的父亲是一位虔诚的牧师,自然希望欧拉子承父业,把精力用在钻研神学上,日后能够成为职业传道人。欧拉笃信基督,愿意“为主做工”,何况这是父亲的强烈愿望。可他却钟情数学,实在难以割舍,欧拉陷入两难局面,犹豫彷徨。约翰·伯努利教授也是一位虔诚的基督徒,既理解牧师,更了解欧拉,他知道该怎么办。这位大学者为此事亲自登门拜望牧师,坦诚地说:“亲爱的牧师,请相信我的眼力。您的儿子无疑将是瑞士有史以来最伟大的数学家。百里挑一、聪明过人、才气横溢的青年,我见过不少,但无人能和您的儿子相比。我来府上是请求您重新考虑您的决定。”欧拉的父亲虽被伯努利教授打动了,但对儿子是否会因埋头数学而远离基督,不无担心。伯努利教授明白牧师的心思,继续说:“数学不会动摇任何人虔敬的信仰,您的儿子应该成为数学家中的神学家!”

伯努利教授慧眼识珠,坚信欧拉日后必定是数学天空中一颗最明亮的星辰。16岁的欧拉成为伯努利教授的研究助理,从此与数学相伴一生。

大师的关键作用就在于此。尽管欧拉天赋过人,但要是没有伯努利教授慧眼独具的赏识、循循善诱的教育与苦心孤诣的栽培,也许欧拉会如一颗珍珠,永远淹没在大海里。

巴塞尔大学在当年是医药学的研究重镇,兴趣广泛的欧拉又涉猎生物医学,并且运用他的数学能力去解决生物医学问题。欧拉建立了一个耳膜结构与声波共振的数学模型,使得医学研究精确化,从而发展了生物医学理论,令巴塞尔大学的医学教授们惊叹。欧拉因其出色的研究工作,连续12年获得巴黎科学院的头等大奖。 UKttb/cW1DuWum5V/WV64EJkt5lO+efareUHHqyL88H1P2po5Oqvyw1g6xdCL/79

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