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一个从未来穿越回来的数学天才,直觉的化身

来源:比利时 时间:2023/5/9

作为数学史上最具传奇色彩的天才之一,斯里尼瓦瑟·拉马努金是印度历史上最著名的数学家之一。

尽管没受过任何正式教育,却在数学上天分超群。他沉迷数论,尤爱牵涉π、e等数学常数的求和公式,以及整数分拆。惯以直觉导出公式,不喜作证明。他留下的那些没有证明的公式,而他的理论在事后往往被证明是对的。

01天才与贫困

年12月22日,拉马努金出生在印度东南部泰米尔纳德邦埃罗德县的一个没落的婆罗门家庭。父亲是一家布店的小职员,全家7口依靠父亲每月20卢比的工资度日,这点钱只能维持最简单的生活。

10岁进入中学时,拉马努金才第一次接受正规的数学教育,数学就像在他的心中洒下的一缕阳光,让他感到通体酣畅。绝世的天赋、超常的学习能力、好奇与兴趣使拉马努金奇迹般地在数学领域中飞速攀升。

在他11岁时,家里来了一位大学生房客,拉马努金很快就把这位房客的全部数学知识掌握到手了。

13岁时,他熟读了手边唯一一本令他爱不释手的数学书——《数学手册》。

他15岁时,朋友借给他英国数学家卡尔(G.Carr)写的《纯粹数学与应用数学概要》一书。该书收录了代数、微积分、三角学和解析几何的五千多个方程,但书中没有给出详细的证明。这正好符合拉马努金的胃口,他把每一个方程式当成一个研究题,尝试对其进行独特的证明而且还对其中一些进行推广。这花去了他大约5年的时间,留下了几百页的数学笔记。他证明了其中的一些方程,而以后他研究的基础却受益于这本书。

拉马努金在贡伯戈纳姆读高中,毕业时各项成绩突出,被校长形容为“用满分也不足以说明他如此出色”。但进入当地著名的贡伯戈纳姆学院后,他把全部精力投入数学研究,导致其他科目不及格;他不仅失去了奖学金,而且被学校开除。年,18岁的他为此离家出走3个月。

一年后,拉马努金被马德拉斯的帕凯亚帕学院录取,但这个数学成绩优异的学生,还是难以逃脱被开除的命运,他的5门文科课程两次不及格。此后拉马努金开始做家教维持生计,同时从图书馆借来数学书,然后把自己的研究结论写在笔记本里。

根据印度的习俗,他家人在年为他安排了婚事,妻子是一个9岁的女孩,在当时的印度这是相当常见的。有了家而且是长子,必须帮助家里解决一些生活费用,他不得不极力寻找工作,后来朋友艾亚尔推荐他去找马德拉斯港务信托处官员拉奥。拉奥是一个有钱的人,也是一个数学爱好者,他很赏识拉马努金的数学才能。他认为拉马努金只适合搞数学而不适合做其他工作,因此宁愿每个月给他一些钱,让他挂名不上班,在家专心从事数学研究。

拉马努金只好接受这些钱,又继续他的研究工作。每天傍晚时分才在马德拉斯的海边散步和朋友聊天作为休息。有一天一个老朋友遇到他,就对他说:“人们称赞你有数学的天才!”

拉马努金听了笑道:“天才?你看看我的臂肘吧!”他的臂肘的皮肤显得又黑又厚。他解释他日夜在石板上计算,用破布来擦掉石板上的字太花时间了,他每几分钟就用肘直接擦石板的字。朋友问他既然要作这么多计算为什么不用纸来写。拉马努金说他连吃饭都成问题,哪里有钱去买纸来算题呢!原来拉马努金觉得依靠别人生活心里很是惭愧,已经有一个月不去拿钱了。

年,他的第一篇论文“关于伯努利量的一些性质”发表在《印度数学学会会刊》上,从此开始了与数学界同行的交流。

很快地,他的第二篇论文发表了。在这篇论文里,他居然一口气提出关于圆周率π的14条计算公式,其中一条公式的精确度竟然达到了小数点后的第8位。

02偶遇伯乐哈代,亦师亦友

在当时的印度,很少有人能读懂拉马努金的研究成果,有人建议他到外面世界闯一闯。他给英国的两位数学家霍布森和贝克写了信,但石沉大海。他鼓起勇气再试,把信投寄到了英国剑桥大学的数学家哈代那里,年2月8日,哈代给拉马努金回了信,邀请他到剑桥大学与他合作。

年3月17日,拉马努金离开马德拉斯,于4月14日到达英国,在哈代的帮助下,他顺利地进入了剑桥大学,成为哈代的研究生和助手。两年以后,他取得了博士学位。

从此,拉马努金步入了他那富有成果的数学生涯。超凡的数学天才与洞见能力使他很快地在堆垒素数、椭圆函数、超几何函数、发散级数等领域取得了重要成果。仅仅5年时间,他与哈代合作共发表了28篇重要论文。他独立发现了个数学公式和几十个神秘的数学命题。

在他人对他如此多产感到不胜惊诧时,他常常解释说,这是梦中娜玛尔女神带给他的启示,使他早上醒来就有了关于新公式和命题的灵感。他所预见的这些命题不是被他所证实,就是日后被他人所证实。

拉马努金的思考之快、运算能力之娴熟非常惊人,数字在他的手里如同随时可以拨转的玩偶。

年12月6日,拉马努金被选为伦敦数学学会会员,年,被选为英国皇家学会会员,成为有这个荣誉身份的亚洲第一人。

年10月13日,他被选为剑桥大学三一学院的院士,此时他的数学生涯步入巅峰。

就在步入数学巅峰的时候,拉马努金的身体却变得越来越糟。他是一位安静、略带羞涩、从不张扬的人。

由于是一位虔诚的婆罗门教徒,奉行绝对的素食主义。生活寂寥而清贫,加上在战时,缺少蔬菜和水果,又常常忘记烧饭,寒冷、潮湿与多雾的剑桥天气,使这个来自印度的年轻人极度不适应。

年,他发现自己全身骨节莫名的疼痛,后来诊断患上了肺结核。

年,肺结核病迫使拉马努金离开英国返回印度,回国后的第二年他就去世了,享年仅33岁。

作为拉马努金亦师亦友的哈代不无感慨地说:“我们都是数学的学习者,而拉马努金才是数学的发现者,他是创造数学的人。”哈代常常说自己对数学的最大贡献是“发现了拉马努金”。

的确,如果不是哈代认真对待了“那封信”,恐怕拉马努金就如同一块“黑金”,永远被封存在马德拉斯。在为数学天才做出评估时,哈代设计了一个数学天才评分表,他给自己评了25分,给他的朋友数学家里特尔·伍德评了30分,给同时代最伟大的德国数学家希尔伯特评了80分,而拉马努金竟然得到了分,他认为拉马努金在数学中的表现完美无缺!

千禧年时,《时代》周刊选出了位20世纪最具影响力的人物,唯一入选的哲学家便是维特根斯坦,而拉马努金则被称赞为一千年来印度最伟大的数学家。

03神秘的直觉

德国数学家克莱因曾经说过,“推进数学的,主要是那些有卓越直觉的人,而不是以严格的证明方法见长的人。”无疑,拉马努金正是一位有着卓越的数学直觉的天才。

据说有一次,拉马努金生病,医院看望他,对他抱怨说,来时乘坐的出租车牌号很不吉利,怕预示着什么不祥之事。拉马努金却笑着回答,这个数字很有趣,它恰好是12的立方与1的立方之和,也是10的立方与9的立方之和,即

提起这件事,哈代说“看来,每个数都是拉马努金的好朋友”。

早在马德拉斯时,拉马努金就把他的随时所想记录在笔记本中,这个习惯贯穿着他的一生。在离开印度前,这样的笔记有好几本,记录的只有他自己能看懂的东西,既有公式也有命题,有的是以猜想方式写出的,但都没有证明或得出结果。

拉马努金本可以把这些公式证明出来,但是他没有做,原因之一是当时印度的纸张很贵,对拉马努金来说,以微薄的工资养家还不够糊口,不可能再供他买纸。他经常在石板上做推导,得出结果后,再誊抄在纸上。

他的过早离世使数学界扼腕叹息。多年以后有人提起,在这位具有传奇色彩的数学天才身后,曾留下了一部“失散的笔记”——一份使人着魔、深奥莫测的数学遗产。很多人记忆中有它,但不知流落何方,这件事引起了数学界的

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