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亨利·龐加萊

#數(shù)學(xué)家# 0 0
亨利·龐加萊(1854年-1912年),法國數(shù)學(xué)家,、天體力學(xué)家、數(shù)學(xué)物理學(xué)家,、科學(xué)哲學(xué)家。他是19世紀(jì)后四分之一至20世紀(jì)初的領(lǐng)袖數(shù)學(xué)家,,亦是最后一位對數(shù)學(xué)及其應(yīng)用擁有全面知識的學(xué)者。其創(chuàng)立自守函數(shù)理論,、開創(chuàng)組合拓?fù)鋵W(xué)、提出龐加萊猜想,,并發(fā)展微分方程定性理論,奠定動力系統(tǒng)研究框架,;在天體力學(xué)領(lǐng)域的研究更被視為牛頓之后的又一里程碑,。此外,他對電子理論的探索被公認(rèn)為相對論的理論先驅(qū),,亦是"批判學(xué)派"代表人物之一,。
  • 中文名: 亨利·龐加萊
  • 外文名: Jules Henri Poincaré
  • 出生日期: 1854年04月29日
  • 性別:
  • 國籍: 法國
  • 出生地: 法國南錫
  • 去世日期: 1912年07月17日
  • 職業(yè)職位: 數(shù)學(xué)家
  • 主要成就: 是19世紀(jì)后四分之一至20世紀(jì)初的領(lǐng)袖數(shù)學(xué)家,,亦是最后一位對數(shù)學(xué)及其應(yīng)用擁有全面知識的學(xué)者
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主要經(jīng)歷

1872年,,兩次榮獲法國公立中學(xué)生數(shù)學(xué)競賽頭等獎,從而于1873年被高等工科學(xué)校作第一名錄取,。

1873年,,進(jìn)入巴黎綜合理工大學(xué),在那里他得以從事他擅長的數(shù)學(xué),,師從著名數(shù)學(xué)家查爾斯·厄米特,,并發(fā)表了他第一篇學(xué)術(shù)論文。

1878年,,引進(jìn)富克斯群和克萊因群,,構(gòu)造了更一般的基本域。他利用后來以他的名字命名的級數(shù)構(gòu)造了自守函數(shù),并發(fā)現(xiàn)這種函數(shù)作為代數(shù)函數(shù)的單值化函數(shù)的效用,。

1879年8月,,撰寫了關(guān)于微分方程方面的博士論文,獲得了巴黎大學(xué)博士學(xué)位,。

1881年,,任巴黎大學(xué)教授,直到去世,。先后講授數(shù)學(xué)分析,、光學(xué)、電學(xué),、流體平衡,、電學(xué)中的數(shù)學(xué)、天文學(xué),、熱力學(xué)等課程,。這樣,他的一生的科學(xué)事業(yè)就和巴黎大學(xué)緊緊地聯(lián)在一起了,。

1883年,提出一般的單值化定理,。同年,,他進(jìn)而研究一般解析函數(shù)論,研究了整函數(shù)的虧格及其與泰勒展開的系數(shù)或函數(shù)絕對值的增長率之間的關(guān)系,,同皮卡定理構(gòu)成后來的整函數(shù)及亞純函數(shù)理論發(fā)展的基礎(chǔ),。他又是多復(fù)變函數(shù)論的先驅(qū)者之一。

1885年,,以關(guān)于當(dāng)三體中的兩個的質(zhì)量比另一個小得多時的三體問題的周期解的論文獲獎,,還證明了這種限制性三體問題的周期解的數(shù)目同連續(xù)統(tǒng)的勢一樣大。

1881年至1886年,,發(fā)表四篇關(guān)于微分方程所確定的積分曲線的論文中,,創(chuàng)立了微分方程的定性理論。

1887年入選法國科學(xué)院,,后任院長,,并于1906年被選為法蘭西學(xué)院院士,這是法國學(xué)者的最高榮譽,。

1898年,,發(fā)表《時間的測量》一文,提出了光速不變性假設(shè),。

1899年,,因研究天體力學(xué)中的三體問題獲奧斯卡二世(OscarⅡ)獎金。

1902年,闡明了相對性原理,。

1895年至1904年,,在六篇論文中建立了組合拓?fù)鋵W(xué)。還引進(jìn)貝蒂數(shù),、撓系數(shù)和基本群等重要概念,,創(chuàng)造流形的三角剖分、單純復(fù)合形,、重心重分,、對偶復(fù)合形、復(fù)合形的關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣等工具,,借助它們推廣歐拉多面體定理成為歐拉—龐加萊公式,,并證明流形的同調(diào)對偶定理。

1904年,,將洛倫茲給出的兩個慣性參照系之間的坐標(biāo)變換關(guān)系命名為洛倫茲變換,。

1912年,在巴黎逝世,,終年僅58歲,。

主要作品

《天體力學(xué)新方法》《科學(xué)與假設(shè)》《最后的沉思》等

人物影響

給N體問題的解決以及動力系統(tǒng)的研究帶來巨大而無比深刻的影響:

第一,龐加萊證明了對于N體問題在N大于二時,,不存在統(tǒng)一的第一積分,。也就是說即使是一般的三體問題,也不可能通過發(fā)現(xiàn)各種不變量最終降低問題的自由度,,把問題化簡成更簡單可以解出來的問題,,這打破了當(dāng)時很多人希望找到三體問題一般的顯式解的幻想。在一百年后學(xué)習(xí)微分方程課的人大多在第二個星期就從老師那里知道絕大多數(shù)微分方程是沒法找到定量的解的,,但一般都能從定性理論中了解更多解的性質(zhì),,甚至可以通過計算機“看到”解的形狀行為。而在龐加萊的年代,,大多數(shù)數(shù)學(xué)家更熱衷于用代數(shù)或冪函數(shù)方法找到解,,使用定性方法和幾何方法來討論微分方程就是起源于龐加萊對于N體問題的研究,這徹底改變?nèi)藗冄芯课⒎址匠痰幕鞠敕ā?/p>

第二,,為了研究N體問題,,龐加萊發(fā)明了許多全新的數(shù)學(xué)工具。例如他完整地提出了不變積分的概念,,并且使用它證明了著名的回歸定理,。另一個例子是他為了研究周期解的行為,引進(jìn)了第一回歸映象的概念,,在后來的動力系統(tǒng)理論中被稱為龐加萊映象,。還有象特征指數(shù),,解對參數(shù)的連續(xù)依賴性等等。所有這些都成為了現(xiàn)代微分方程和動力系統(tǒng)理論中的基本概念,。

第三,,龐加萊通過研究所謂的漸近解,同宿軌道和異宿軌道,,發(fā)現(xiàn)即使在簡單的三體問題中,,在這樣的同宿軌道或者異宿軌道附近,方程的解的狀況會非常復(fù)雜,,以至于對于給定的初始條件,,幾乎是沒有辦法預(yù)測當(dāng)時間趨于無窮時,這個軌道的最終命運,。事實上,,半個世紀(jì)后,后來的數(shù)學(xué)家們發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象在一般動力系統(tǒng)中是常見的,,他們把它叫做穩(wěn)定流形和不穩(wěn)定流形正態(tài)相交所引起的同宿糾纏,,而這種對于軌道的長時間行為的不確定性,數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家稱之為混沌,。龐加萊的發(fā)現(xiàn)可以說是混沌理論的開創(chuàng)者,。

獲獎記錄

1900年,獲得英國皇家天文學(xué)會金質(zhì)獎?wù)隆?/p>

1911年,,獲得布魯斯獎,。

人物評價

阿達(dá)馬這位曾在函數(shù)論、數(shù)論,、微分方程、泛函分析,、微分幾何,、集合論、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)等領(lǐng)域做出過杰出貢獻(xiàn)的法國數(shù)學(xué)家認(rèn)為,,龐加萊“整個地改變了數(shù)學(xué)科學(xué)的狀況,,在一切方向上打開了新的道路?!?/p>

羅素認(rèn)為,,本世紀(jì)初法蘭西最偉大的人物就是亨利·龐加萊?!爱?dāng)我最近在蓋·呂薩街龐加萊通風(fēng)的休息處拜訪他時,,……我的舌頭一下子失去了功能,直到我用了一些時間(可能有兩,、三分鐘)仔細(xì)端詳和承受了可謂他思想的外部形式的年輕面貌時,,我才發(fā)現(xiàn)自己能夠開始說話了,。”

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