但是,談起20世紀(jì)的數(shù)學(xué),我想,至少應(yīng)該記住三個(gè)人的名字:龐加萊、希爾伯特和馮·諾伊曼,他們是20世紀(jì)最有影響的數(shù)學(xué)家。龐加萊是非線性數(shù)學(xué)(如現(xiàn)代時(shí)髦的渾沌理論)的奠基人以及當(dāng)代數(shù)學(xué)女王——拓?fù)鋵W(xué)的創(chuàng)建者。馮·諾伊曼被稱為“計(jì)算機(jī)之父”和現(xiàn)代計(jì)算數(shù)學(xué)的奠基人,而數(shù)理經(jīng)濟(jì)學(xué)和對(duì)策論(一譯博奕論)也由他首先取得突破的。而對(duì)20世紀(jì)主流數(shù)學(xué)——結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)有巨大影響的當(dāng)屬希爾伯特!
希爾伯特通過(guò)兩條途徑對(duì)20世紀(jì)數(shù)學(xué)施加影響:一條是通過(guò)自己遍及數(shù)論、代數(shù)、幾何、分析以及數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的工作,一條是通過(guò)提出并研究數(shù)學(xué)前沿的問(wèn)題指出未來(lái)數(shù)學(xué)發(fā)展的方向。他之所以能做到這點(diǎn),除了他的天才和格廷根的優(yōu)美環(huán)境之外,就要?dú)w結(jié)為他的獻(xiàn)身精神——熱愛(ài)數(shù)學(xué)、學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的熱望,不斷地去深入理解數(shù)學(xué)的任何一個(gè)部門?傊箶(shù)學(xué)成為生活中不可或缺的東西。筆者在格廷根的檔案館中發(fā)現(xiàn)他的記錄和筆記中,有一部分是他取得博士學(xué)位以后,訪問(wèn)國(guó)內(nèi)國(guó)外知名數(shù)學(xué)家的記錄;另有三大本筆記,詳細(xì)記錄他提出的各種問(wèn)題以及對(duì)各種問(wèn)題的思考;而他在1900年8月8日關(guān)于《數(shù)學(xué)問(wèn)題》的報(bào)告顯然不是急就章,而是長(zhǎng)年思考積累的結(jié)果。
希爾伯特的報(bào)告不是大會(huì)報(bào)告,而是數(shù)學(xué)史組的分組報(bào)告,從這個(gè)意義上來(lái)講,那時(shí)人們的確重視科學(xué)發(fā)展的歷史,而也正是這種重視歷史的心態(tài),才使這些最偉大的數(shù)學(xué)家成就其歷史的偉業(yè)。從另外一個(gè)意義上來(lái)講,希爾伯特的23個(gè)問(wèn)題是一個(gè)繼往開(kāi)來(lái)的文獻(xiàn),說(shuō)它繼往,是它總結(jié)了19世紀(jì)幾乎所有未解決的重要問(wèn)題;說(shuō)它開(kāi)來(lái),是這些問(wèn)題的確推動(dòng)了20世紀(jì)數(shù)學(xué)的進(jìn)步。因此各數(shù)學(xué)大國(guó),美國(guó)、前蘇聯(lián)、日本以及法國(guó)、德國(guó)和英國(guó)的數(shù)學(xué)家或組織起來(lái)或單獨(dú)研究希爾伯特問(wèn)題的歷史和現(xiàn)狀,并進(jìn)一步提出新的問(wèn)題。這里我們也極簡(jiǎn)單地概括一下,欲知其詳,則有待于專著的問(wèn)世。
希爾伯特的23個(gè)問(wèn)題分屬四大塊:第1到第6問(wèn)題是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)問(wèn)題;第7到第12問(wèn)題是數(shù)論問(wèn)題;第13到第18問(wèn)題屬于代數(shù)和幾何問(wèn)題;第19到第23問(wèn)題屬于數(shù)學(xué)分析。從順序上講,顯然希爾伯特把自己的重點(diǎn)放在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上,他自己的工作也正為締造數(shù)學(xué)大廈牢固的基礎(chǔ)而努力。從19世紀(jì)末希爾伯特已致力把數(shù)學(xué)建立在少數(shù)公理的基礎(chǔ)上。他還是集合論最早的少數(shù)支持者之一,把數(shù)學(xué)建立在集合論基礎(chǔ)上成為他的夢(mèng)想。這可以解釋他為什么把集合論頭號(hào)問(wèn)題——連續(xù)統(tǒng)假設(shè)列為自己的第1問(wèn)題。
希爾伯特通過(guò)自己的工作包括他的基礎(chǔ)問(wèn)題對(duì)于20世紀(jì)數(shù)理邏輯的發(fā)展起了決定性的影響。但是希爾伯持的綱領(lǐng)卻由于哥德?tīng)枺保梗常澳甑牟煌耆远ɡ矶荒軐?shí)現(xiàn),從此數(shù)理邏輯走向獨(dú)特的發(fā)展道路。從新的觀點(diǎn)看,第1、第2以及第10問(wèn)題屬于數(shù)理邏輯的范圍,第3、第4、第5、第6屬于較為具體的學(xué)科。從某種意義來(lái)講,這些問(wèn)題可以說(shuō)都在不同程度上得到解決。
數(shù)論這一塊是希爾伯特本人在1900年之前最為關(guān)注的領(lǐng)域,他本人的工作對(duì)這領(lǐng)域的發(fā)展也有決定性的影響。出乎他本人的預(yù)料,第7問(wèn)題在他在世時(shí)已經(jīng)解決,而第8問(wèn)題的黎曼猜想?yún)s至今還距離完全解決尚遠(yuǎn),成為未來(lái)世紀(jì)數(shù)學(xué)家的頭號(hào)難題。由第12問(wèn)題衍生出的朗蘭茲(LangLands)綱領(lǐng),更是遠(yuǎn)未解決,而其它4個(gè)問(wèn)題可以說(shuō)已經(jīng)基本解決。
。玻笆兰o(jì)的代數(shù)學(xué)已由方程論和不變式論發(fā)展為抽象代數(shù)學(xué)或近世代數(shù)學(xué),這條發(fā)展路線雖然同希爾伯特問(wèn)題關(guān)系不大,但的確是在希爾伯特本人工作的影響之下發(fā)展起來(lái)的。13、14和17這三個(gè)代數(shù)問(wèn)題可以說(shuō)基本解決,它們也給20世紀(jì)數(shù)學(xué)帶來(lái)新的方向。幾何的三個(gè)問(wèn)題中,第15問(wèn)題對(duì)于代數(shù)幾何學(xué)的嚴(yán)格化有重要影響,而代數(shù)幾何學(xué)在20世紀(jì)是一門對(duì)各方面都有巨大影響的主流學(xué)科,它的基礎(chǔ)已經(jīng)建立在交換代數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上。與此相反,16問(wèn)題前半的實(shí)代數(shù)幾何學(xué)進(jìn)展不大,盡管希爾伯特的問(wèn)題有很大進(jìn)步。16問(wèn)題后半的極限環(huán)問(wèn)題經(jīng)過(guò)一個(gè)世紀(jì)的努力可以說(shuō)進(jìn)展甚微,具體講每一個(gè)重要進(jìn)展在多年之后都發(fā)現(xiàn)不對(duì)。18問(wèn)題共有三問(wèn),前兩問(wèn)已經(jīng)圓滿解決,而第三問(wèn)則發(fā)展成一個(gè)十分活躍的領(lǐng)域,特別是開(kāi)普勒(就是發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)的三定律的那位)猜想終于在本世紀(jì)結(jié)束之前完全證明。
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希爾伯特的5個(gè)分析問(wèn)題,可以說(shuō)都基本解決。希爾伯特從1900年起研究分析,特別是狄式原理和積分方程直接推動(dòng)偏微分方程和泛函分析的發(fā)展?傊柌兀玻硞(gè)問(wèn)題有4個(gè)問(wèn)題仍是下世紀(jì)的大問(wèn)題(第8、第12、16B、18C),而其他問(wèn)題則應(yīng)在基本解決的基礎(chǔ)上提出更多更新的問(wèn)題!
回顧一個(gè)世紀(jì)數(shù)學(xué)的發(fā)展,我們的確可以看到希爾伯特通過(guò)他自己的工作和提出的問(wèn)題,把20世紀(jì)數(shù)學(xué)帶上一條健康發(fā)展的道路。當(dāng)然,即使像希爾伯特這樣的數(shù)學(xué)巨人,也自然會(huì)有他的局限性。他基本上沒(méi)有涉及龐加萊的組合拓?fù)涞墓ぷ,E·嘉?dāng)關(guān)于李代數(shù)的工作以及黎曼幾何與張量分析和群表示論的研究。但是,他的工作和他的問(wèn)題同20世紀(jì)特別是上半世紀(jì)一半以上的數(shù)學(xué)研究有聯(lián)系。
而到20世紀(jì)末,數(shù)學(xué)已發(fā)展成如此龐大的領(lǐng)域,已經(jīng)找不到一個(gè)人來(lái)提出全面數(shù)學(xué)問(wèn)題的清單,他的工作需要幾十人來(lái)代替。這些領(lǐng)袖人物雖然不像希爾伯特那樣廣博,但決不是狹窄領(lǐng)域的專家,他們都多少繼承希爾伯特的基因,在學(xué)科交叉上看到數(shù)學(xué)未來(lái)的前沿。而這正預(yù)示著下一世紀(jì)數(shù)學(xué)輝煌的前景,也是解決老問(wèn)題,提出新問(wèn)題的關(guān)鍵所在。
希爾伯特的23個(gè)問(wèn)題簡(jiǎn)介
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