柯西:为誓言流放半生,以严谨重塑分析学

"大巧若拙,其用不弊。" —— 《道德经》第四十五章
真正精妙的东西,表面看起来总是笨拙的。

他在同事眼中是个“脑子有点问题”的数学家。

41岁时,他因誓言辞去一切职务,独自流亡瑞士,将妻儿留在巴黎。

国王邀请他担任孙子的家庭教师,他尽责执教五年,结果王孙终生对数学产生厌恶。

在同行投票中,24位委员仅有3票投给他。

然而他一生发表超过800篇论文,将分析学从“大概够用”推向“必须严格证明”的标准。

这位学者名为奥古斯丁·路易·柯西。

一、十一岁的少年与一句改变他一生的警示

1789年8月21日,柯西诞生于巴黎。

仅一周前,巴黎市民攻占巴士底狱,法国大革命随之爆发。

其父路易·弗朗索瓦·柯西任巴黎警察局中尉,坚定拥护波旁王朝。革命爆发后失去职位,携家眷逃往巴黎南郊阿尔克伊,以种菜果维生。

那是柯西一生首次经历“失去一切”。

据父亲致母亲信件记述,全家从未吃过超过半磅面包,有时甚至不足半磅,仅靠硬饼干与配给糙米果腹。幼年柯西因营养不良发育迟缓、体弱多病,留下终身病根。

命运却给了他意外的补偿——

阿尔克伊的邻居正是当时欧洲最杰出的两位数学家:拉普拉斯与拉格朗日。

老柯西与两位大师交好,使年幼的柯西得以出入他们的书房,直接与欧洲顶尖智者交流。

拉格朗日初见这位11岁男童,即被其数学天赋震惊,并留下一句日后挽救柯西一生的话:

"在他17岁之前,不要让他碰任何数学书。"

拉格朗日建议先让他精通文学、诗歌与古典语言;缺乏文学修养的数学家永难清晰表达思想。

老柯西遵从建议,在乡间十一年间亲自教授儿子希腊语、拉丁语、诗歌及历史。

这一决定使柯西成为数学史上文笔最优秀的数学家之一。

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1802年,13岁的柯西入读先贤祠中心学校,首年便夺得希腊语、拉丁语作文及拉丁诗三项一等奖。1805年,他以第二名考入巴黎综合工科学校。

1807年,他又以首位成绩考入道路桥梁工程学校。

一个饥饿中成长的孩子,以文学为基,以数学登峰。

二、二十一岁工程师撰写震动欧洲的论文

1810年,21岁的柯西被派往瑟堡任军事工程师,负责拿破仑海军基地建设。

出发前,他仅携带四本书:拉普拉斯与拉格朗日的数学著作、《效法基督》及古罗马诗人维吉尔诗集。

数学、宗教、诗歌——这三者将贯穿他的一生。

在瑟堡的三年里,柯西本职繁忙,却将所有休息时间投入数学研究。

1811年,他向法兰西科学院呈交两篇多面体论文,其中一篇证实了猜想:凸多面体的面数确定即形状唯一。

该论文后被誉为“数学史上的经典之作”。

23岁因过度劳累病倒返回巴黎,正式放弃工程师生涯,专心钻研数学。

1815年,26岁的柯西攻克困扰数学界两百年的费尔马多角数定理。

消息传出,欧洲数学界为之震动。

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同年,他凭一篇波浪传播论文获得法兰西科学院大奖。

从此,柯西之名与“数学分析”紧密相连。

他的贡献何在?可这样说:柯西之前,数学家使用微积分如同无刻度尺子,只求大概能算出答案。

柯西主张:不可。每一结论皆须严格证明。

他界定了“极限”“连续”“收敛”,并著《分析教程》《微积分概要》《微分学教程》等。

当今大学所有《数学分析》教材均建立在柯西奠基之上。

数学史家统计显示,19世纪数学分析课程中,“柯西”是出现频率最高的名字。

三、四十一岁流放者,视誓言重于生计

天才的命运从未一帆风顺。

柯西一生有两大“毛病”:铁杆保王党与虔诚天主教徒。

在革命风潮席卷欧洲的年代,这两点皆成致命弱点。

1830年7月,法国爆发七月革命,波旁王朝再次倾覆。新王路易·菲利普要求所有公职人员宣誓效忠。

柯西拒绝宣誓。

他以为曾向查理十世宣誓,现政府为篡位者,故不能再向新王宣誓。

于是他做出一举动,令同事皆觉“脑子有问题”——

41岁的柯西辞去一切职务,离开巴黎自我流放海外。

妻女留法,他独自前往瑞士弗里堡,与一群耶稣会士同住。

后撒丁国王专设理论物理学教授职位邀他赴都灵。

1833年,流亡的查理十世召柯西赴布拉格,任13岁王孙波尔多公爵家庭教师。

柯西应召前往,一去便是五年。

这位追求极致严谨的大师,讲课却评价极低——他常预设听众具备仅其顶尖学生才有的理解力,且试图在一堂课塞入过多内容。

而王孙对数学与科学既无兴趣亦无天赋。

最认真的教师遇上最不愿学习的学生。

柯西极其认真,每日为王孙讲授数学、物理、化学,结果却——

五年间,柯西几乎无研究产出;王孙则留下终身对数学的厌恶。

顺带一提:柯西早年曾参与巴黎下水道建设,随口告诉王孙。少年铭记于心,此后逢人便说:“柯西先生,是在巴黎下水道开启职业生涯的。”——可见师生关系多么不睦。

五年后,王孙年满18岁完成教育。柯西获查理十世封为男爵。

1838年,49岁的柯西返回巴黎。

他失去一切:教授职位、教学岗位、院内话语权。

唯一身份为法兰西科学院院士——院士无需宣誓。

1838至1848年整整十年,柯西无任何教学职位。

他唯一可工作之处仅科学院会议厅。

他未抱怨,十年间向科学院提交240篇论文。

1843年,法兰西大学数学系主任出缺,柯西为无争议最佳人选。

投票结果:24名委员中仅3票投予他。

原因非学术不足,而是其保皇立场与天主教狂热致使大多数同事投反对票。

柯西蒙受奇耻大辱,宣称:凡有落选可能,绝不再接受任何职位提名。

自此,他彻底隐居,独自从事数学研究。

四、七百八十九篇论文与至死不渝的誓言

1848年,法国再度爆发革命。

新成立的第二共和国废除效忠宣誓制度。

59岁的柯西终获教职,出任巴黎大学数理天文学教授,重登讲台——距上次在巴黎讲课已十八年。

政治动荡并未停息。

1851年,拿破仑三世发动政变,再次要求公职人员宣誓效忠。

柯西再面临抉择。

他向索邦大学呈交辞呈。

政府私下告知:可不宣誓继续任职。

柯西接受,但停止《演习》出版,仅继续审阅论文,更多精力投入宗教活动。

他在政治上“笨”到不可理喻,对数学的忠诚亦同样不可理喻。

统计显示,柯西一生发表789篇数学与科学论文及7部著作。全集自1882年起出版,至1970年完成第27卷即最后一卷。

数学史上,仅欧拉著作量超越柯西。

德国数学家克莱因评价:“柯西是一位令人钦佩的教授,也是一位最伟大的数学家。”

但他仍留一无法洗刷的遗憾。

1824年,23岁挪威天才阿贝尔寄论文予柯西,柯西将其置抽屉“忘记”了。

1831年,20岁法国天才伽罗瓦向科学院提交论文,柯西任评审人,将论文带回家“弄丢”了。

这两篇“被遗忘”论文分别开创群论与伽罗瓦理论。

若柯西认真对待,群论诞生或可提前半个世纪。

这是柯西一生最大污点:对誓言忠诚至偏执,对青年才华冷漠至残忍。

1857年5月23日,柯西因病于巴黎逝世,享年68岁。

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史料记载,他临终前留下的最后一句话是:

"人总是要死的,但他们的业绩永存。"

本文依据奥古斯丁·路易·柯西生平史实撰写,主要参考来源有:Wikipedia“Augustin-Louis Cauchy”、UC Davis数学史文献、Berkeley数学系传记、《中国青年报》2009年12月9日《为一个誓言尽忠》、互动百科“柯西”词条及相关学术文献。

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