17070405-17830918萊昂哈德·歐拉

袁浩茗于20120918摘篇自互聯網

歐拉

萊昂哈德·歐拉（Leonhard Euler ，1707年4月5日～1783年9月18日）是瑞士數學家和物理學家。他被一些數學史學者稱為歷史上最偉大的兩位數學家之一（另一位是卡爾·弗里德里克·高斯）。歐拉是第一個使用“函數”一詞來描述包含各種參數的表達式的人，例如：y = F(x) （函數的定義由萊布尼茲在1694年給出）。他是把微積分應用于物理學的先驅者之一。

簡介

歐拉1707年4月15日出生于瑞士，在那里受教育。他一生大部分時間在俄羅斯帝國和普魯士度過。歐拉是一位數學神童。他作為數學教授，先后任教于圣彼得堡和柏林，爾后再返圣彼得堡。歐拉是有史以來最多遺產的數學家，他的全集共計75卷。歐拉實際上支配了18世紀的數學，對于當時的新發(fā)明微積分，他推導出了很多結果。在他生命的最后7年中，歐拉的雙目完全失明，盡管如此，他還是以驚人的速度產出了生平一半的著作。 　　

歐拉的一生很虔誠。然而，那個廣泛流傳的傳說卻不是真的。傳說中說到，歐拉在葉卡捷琳娜二世的宮廷里，挑戰(zhàn)德尼·狄德羅：“先生，因為(a+b^n)/n = x；所以上帝存在，請回答！” 　　歐拉的離世也很特別：在朋友的派對中他中途退場去工作，最后伏在書桌上安靜的去了。 　　歐拉曾任彼得堡科學院教授，柏林科學院的創(chuàng)始人之一。

他是剛體力學和流體力學的奠基者，彈性系統(tǒng)穩(wěn)定性理論的開創(chuàng)人。他認為質點動力學微分方程可以應用于液體（1750）。他曾用兩種方法來描述流體的運動，即分別根據空間固定點（1755）和根據確定的流體質點（1759）描述流體速度場。前者稱為歐拉法，后者稱為拉格朗日法。歐拉奠定了理想流體的理論基礎，給出了反映質量守恒的連續(xù)方程（1752）和反映動量變化規(guī)律的流體動力學方程（1755）。 　　歐拉在固體力學方面的著述也很多，諸如彈性壓桿失穩(wěn)后的形狀，上端懸掛重鏈的振動問題，等等。 　　歐拉的專著和論文多達800多種。 　　小行星歐拉2002是為了紀念歐拉而命名的。 

貢獻

“歐拉進行計算看起來毫不費勁兒，就像人進行呼吸，像鷹在風中盤旋一樣”(阿拉戈說)，這句話對歐拉那無與倫比的數學才能來說并不夸張，他是歷史上最多產的數學家。與他同時代的人們稱他為“分析的化身”。歐拉撰寫長篇學術論文就像一個文思敏捷的作家給親密的朋友寫一封信那樣容易。甚至在他生命最后7年間的完全失明也未能阻止他的無比多產，如果說視力的喪失有什么影響的話，那倒是提高了他在內心世界進行思維的想像力。 　　

歐拉到底出了多少著作，直至1936年人們也沒有確切的了解。但據估計，要出版已經搜集到的歐拉著作，將需用大4開本60至80卷。1909年瑞士自然科學聯合會曾著手搜集、出版歐拉散軼的學術論文。這項工作是在全世界許多個人和數學團體的資助之下進行的。這也恰恰顯示出，歐拉屬于整個文明世界，而不僅僅屈于瑞士。為這項工作仔細編制的預算(1909年的錢幣約合80000美元)卻又由于在圣彼得堡(列寧格勒)意外地發(fā)現大量歐拉手稿而被完全打破了。 

事跡

歐拉的數學生涯開始于牛頓(Newton)去世的那一年。對于歐拉這樣一個天才人物，不可能選擇到一個更有利的時代了。解析幾何(1637年問世)已經應用了90年，微積分大約50年，牛頓(Newton)萬有引力定律這把物理天文學的鑰匙，擺到數學界人們面前已40年。在這每一個領域之中，都已解決了大量孤立的問題，同時在各處做了進行統(tǒng)一的明顯嘗試。但是還沒有像后來做的那樣，對整個數學，純粹數學和應用數學，進行任何有系統(tǒng)的研究。

特別是笛卡兒(Descrates)、牛頓(Newton)和萊布尼茨(Leibniz)強有力的分析方法還沒有像后來那樣被充分運用，尤其在力學和幾何學中更是如此。 　　那時代數學和三角學已在一個較低的水平上系統(tǒng)化并擴展了。特別是后者已經基本完善。在費馬(Fermat)的丟番圖分析和一般整數性質的領域里則不可能有任何這樣的"暫時的完善"(甚至到現在也還沒有)。但就在這方面，歐拉也證明了他確是個大師。事實上，歐拉多方面才華的最顯著特點之一，就是在數學的兩大分支－－連續(xù)的和離散的數學中都具有同等的能力。 　　

作為一個算法學家，歐拉從沒有被任何人超越過。也許除了雅可比之外，也沒有任何人接近過他的水平。算法學家是為解決各種專門問題設計算法的數學家。舉個很簡單的例子，我們可以假定(或證明)任何正實數都有實數平方根。但怎樣才能算出這個根呢？已知的方法有很多，算法學家則要設計出切實可行的具體步驟來。再比如，在丟番圖分析中，還有積分學里，當一個或多個變量被其他變量的函數進行巧妙的(常常是簡單的)變換之前，問題往往不可能解決。算法學家就是自然地發(fā)現這種竅門的數學家。他們沒有任何同一的程序可循，算法學家就像隨口會作打油詩的人－－是天生的，而不是造就的。 　　目前時尚輕視"小小算法學家"。然而，當一個真正偉大的算法學家像印度的羅摩奴闊一樣不知從什么地方意外來臨的時候，就是有經驗的分析學者也會歡呼他是來自天國的恩賜：他那簡直神奇的對表面無關公式的洞察力，會揭示出隱藏著的由一個領域導向另一個領域的線索。從而使分析學者得到為他們提供的弄清這些線索的新題目。算法學家是"公式主義者"，他們?yōu)榱斯奖旧淼木壒识矚g美觀的形式。 

影響他的兩個因素

在談到歐拉平靜而有趣的生活之前，我們必須介紹一下他那個時代的兩個環(huán)境因素，這些因素促進了他的驚人的活躍，并對他的活動有指導作用。 　　在18世紀的歐洲，大學不是學術研究的主要中心。假如沒有古典派的傳統(tǒng)及其對科學研究的可以想像的敵意，大學本來是可以成為主要中心的。

數學對于古代人足夠嚴密，受到重視；而物理學比較新，受到人們的懷疑。此外，在當時的大學里，人們希望數學家把他的大部分力量放在基礎教學上。至于學術研究，如果搞的話，那將是毫無益處的奢侈，就像今天在一般的美國高等學校里那樣。那時候英國大學的研究員滿能夠把他們選擇的課題搞得相當好。然而，他們很少愿意選擇什么課題，反正搞成了什么或沒搞成什么都不會對他們的面包和黃油產生影響。在如此的松弛，或者說公開的敵意之下，根本沒有什么好理由來解釋為什么那些大學本來應該在科學發(fā)展中起帶頭作用，而事實上卻沒有起到。 　

　這個帶頭的責任由得到慷慨或有遠見的統(tǒng)治者所資助的各個皇家科學院承擔了。普魯士腓特烈大帝和俄國葉卡捷琳娜女皇慷慨地給了數學以無法報償的資助。他們使得數學的發(fā)展有可能在整整一個世紀之中處于科學史上一個最活躍的時期。對歐拉來說，是柏林和圣彼得堡提供了數學創(chuàng)作的力量。而這兩個創(chuàng)造力的中心都應當把它們對歐拉的激勵歸功于萊布尼茨(Leibniz)不斷進取的雄心。

是萊布尼茨(Leibniz)起草過規(guī)劃的這兩個科學院給歐拉提供了成為歷史上最多產的數學家的機會。因而，在某種意義上說，歐拉是萊布尼茨(Leibniz)的苗裔。 　　柏林科學院由于缺乏頭腦而日漸衰敗已有40年，歐拉在腓特烈大帝的鼓勵下給了它有力的沖擊，使它再次有了生氣。彼得大帝在世時沒來得及按照萊布尼茨(Leibniz)的規(guī)劃建立起來的圣彼得堡科學院，則由他的繼位者建立起來了。 

　　這兩個科學院不像今天一些科學院那樣以鑒定精心撰寫的優(yōu)秀著作，授予院士資格為主要職責。它們是研究機構，雇傭院士進行科學研究。薪水和津貼金很優(yōu)厚，使人足以保證本身家庭的舒適生活。歐拉的家屬一度不少于18個人，他還是足以維持他們都過著豐裕的生活。使18世紀院士生活具有吸引力的最后一點是，他的孩子們只要有任何一點才能，都肯定會得到很好的施展機會。 

　　接下來我們就會看到對歐拉的豐碩數學成果具有決定性影響的第二個因素。提供財政支持的統(tǒng)治者很自然地會希望他們的金錢除開抽象的文化之外再多換到些東西。但必須強調的是，一旦統(tǒng)治者的投資得到了適當的報償，他們就不再堅持要受雇傭的人把剩余時間也花到"生產性"工作上了。

歐拉、拉格朗日和其他院士們都可以自由地做他們樂意做的工作。沒有任何明顯的壓力來迫使誰搞出點什么能被政府直接利用的實際成果。18世紀統(tǒng)治者們比今天許多研究院院長更明智的是讓科學按自己的規(guī)律發(fā)展的，只不過偶爾提到他們眼前需要什么。他們似乎本能地意識到了，只要不時作個恰當的暗示，所謂的"純粹"研究就會把他們期待的緊迫實際問題作為副產品搞出來。 　　這個籠統(tǒng)的說法有一個重要的例外，它既不證明，也不否定這個規(guī)律。

剛巧在歐拉的時代，數學研究中懸而未決的問題正好與海洋霸權這個當時也許是第一等的實際問題聯系在一起。航海技術勝過所有其他對手的國家必然會控制海洋。而航海的首要問題是在離岸數百海浬的大海中精確地確定艦船的位置，以使之比敵手更快地航抵海戰(zhàn)的地點(不幸，只是為了這個)。正如眾所周知的，英國控制了海洋。它能做到這一點，在很大程度上是由于它的航海家在18世紀能夠把天體力學中的純數學研究成果加以實際應用。這樣一項實際應用正與歐拉直接有關?，F代航海的奠基人當是牛頓(Newton)，盡管他本人并不曾為這個問題費過腦筋，也從不曾(就人們迄今所知)踏上過一艘艦船的甲板。確定海上船的位置要靠觀測天體(在特別的航行中有時這要包括木星的衛(wèi)星)。牛頓(Newton)萬有引力定律表明必要時以充分的耐心可以預先算出百年之內的行星位置和月相盈虧之后，希望控制海洋的那些人便安排航海天文歷的計算人員下苦功編制行星未來位置的表格。 　　在這一項很實用的事業(yè)中，月亮引出了特別棘手的問題，即牛頓(Newton)定律彼此吸引的三個星體的問題。當我們進入20世紀的時候，這個問題還要重現許多次。

歐拉是第一個為這個月球問題提出一種可以計算的解法(月球理論)的人。這三個相關星體是月亮、地球和太陽。雖然關于這個問題在這里談不了什么，要推到后幾章去，但我們可以說，這個問題是整個數學范疇內最難的問題之一。歐拉不曾具體解答這個問題，但他的近似計算方法(今天被更好的方法代替)具有充分的實用價值，足以使英國的計算人員為英國海軍部算出月球表了。為此，計算者獲得5000英鎊(當時這是相當大的一筆款子)，歐拉因其方法而得到300英鎊的獎金。 

年輕的歐拉

　　倫納德．歐拉(LeonardEuler)是保羅．歐拉(PaulEuler)與瑪格麗特．布魯克(MargueriteBrucker)夫婦的兒子，大概是瑞士出現的最偉大的科學家。1707年4月15日，他生于巴塞爾。但第二年隨父母搬到了附近的鄉(xiāng)村里興(Riechen)。在那里他的父親當了加爾文派的牧師。保羅．歐拉本人就是個有造詣的數學家，他曾是雅格布．伯努利的學生。這位父親想要倫納德也走他的路，在鄉(xiāng)村教堂繼承他的職務?？墒?，謝天謝地，他犯了教這孩子數學的"錯誤"。 　　年輕的歐拉很早就知道自己應該做的是什么。但是他對父親非常孝順，于是進了巴塞爾大學，學習神學和希伯來語。這時在數學方面已具有相當水平的歐拉吸引了約翰尼斯．伯努利的注意。他熱心地每周給這個年輕人單獨上一次課。歐拉利用每周的其余時間預習下一課的內容，以便聽老師講課時疑難問題盡可能地少。很快，他的勤勉和卓越能力被丹尼爾．伯努利和尼古拉，伯努利注意到了，他們倆成了歐拉的親密朋友。 　　倫納德直到1724年他17歲獲得碩士學位才得以快活起來，因為在那以前他的父親一直堅持要他放棄數學而把全部時間花到神學上去。只是當這位做父親的聽到伯努利父子說他的兒子注定將成為大數學家而不是里興的牧師之后，才終于讓了步。伯努利父子的預言實現了，但歐拉早年受到的宗教訓練影響了他的整個一生。他從未丟棄過一點加爾文派教徒的信仰。到晚年，他甚至在相當大的范圍里轉而從事他父親的行當，他帶領全家做家庭祈禱，并通常以講道來結束。 　　歐拉的第一項獨立工作做于19歲的時候。據說，這第一個成就同時顯露出他后來許多工作的特長和弱點。1727年，巴黎科學院提出船舶樹桅問題懸賞征答。歐拉的論文沒有贏得這筆獎金，只獲得表揚。他后來以贏得12次獎金補償了這次失落。他的工作的特長在于所包含的分析學－－技術數學;它的弱點是與實際的聯系－－如果有的話－－太疏遠。如果我們記得那個傳說的純屬子虛烏有的瑞士海軍的笑話，對后者就不會覺得很奇怪了。歐拉在瑞士的湖泊可能見到過一、二只小舟，但他絕沒見到過戰(zhàn)艦。他有時受到批評，說他讓數學脫離了現實。這并不冤枉。對歐拉來說，物質世界只是數學所需要的，而本身并不是一種很有趣的東西。如果世界與他的分析學不一致，那就是世界有毛病。 　　歐拉知道自己天生是個數學家，便在巴塞爾申請教授職位。求職失敗，在同正在圣彼得堡的丹尼爾．伯努利和尼古拉．伯努利為伍的希望鼓舞下，他又繼續(xù)自己的學習。伯努利兄弟熱心地提議為他在圣彼得堡科學院找個職位，并讓他及時了解那里的情況。 　　這個階段，歐拉看起來對做什么都無所謂，只要是科學就行。當伯努利兄弟寫信告訴他圣彼得堡科學院的醫(yī)學部將有個空缺時，歐拉在巴塞爾便全力投入生理學的研究，并出席醫(yī)學報告會。但是，即便在這個領域，他也未能脫離數學：聽覺生理學提出了以波動方式依次傳播聲音等數學研究問題，這項早期的工作像惡夢中瘋長的樹那樣分枝擴展而貫穿到歐拉整個一生的事業(yè)之中。 　　伯努利兄弟是辦事迅速的人。1727年歐拉收到了去圣彼得堡任科學院醫(yī)學部成員的邀請。按照一項聰明的規(guī)定，每個外來的成員都要帶領兩個學員－－實際是接受訓練的徒弟。可憐的歐拉，歡樂很快就變得無影無蹤。就在他踏上俄國土地的那一天，開明的葉卡捷琳娜一世女皇去世了。 　　葉卡捷琳娜在成為彼得大帝的妻子以前是他的情婦，從不止一個方面看，就已經是一個胸懷寬廣的人。就是她，在位僅兩年，便實現了彼得創(chuàng)建科學院的愿望。葉卡捷琳娜死后，在小沙皇未成年的情況下，權力落入非常暴虐的集團手里(小沙皇在能夠執(zhí)政以前死去也許是幸運呢)。俄國的新統(tǒng)治者把科學院看作不必要的奢侈品，有幾個月甚至打算把它砍掉，并把所有外籍院士遣送回國。這就是歐拉到達圣彼得堡時的情形?；靵y中，關于邀請他擔任的醫(yī)學部職務杳無音訊，他在絕望中幾乎接受了海軍上尉的職銜，后來得便溜進了數學部。 　　在這之后，條件好了一點，歐拉便專心工作。整整6年，他一直埋頭在書堆里。這倒不完全是因為他被數學吸引住了，部分地也是因為到處都有密探，使他不敢進行正常的交際活動。 

軼事

　　1733年，丹尼爾．伯努利吃夠了神圣俄羅斯的苦頭回自由的瑞士去了，26歲的歐拉坐上了科學院的第一把數學交椅。他感到自己以后的生活要固定在圣彼得堡，便決定結婚，定居下來，并隨遇而安。夫人凱瑟琳娜(Catharina)，是彼得大帝帶回俄國的畫家格塞爾(Gsell)的女兒。后來政治形勢變得更糟了，歐拉曾經絕望得想逃走，但隨著孩子一個接一個地很快出生，他又感到被栓得越來越牢了，使到不休止的工作中去尋求慰藉。某些傳記作家把歐拉的無比多產追溯到他這第一次旅居俄國的時期；平常的謹慎迫使他去成了勤奮工作的牢不可破的習慣。 　　歐拉是能在任何地方、任何條件下進行工作的幾個偉大數學家之一。他很喜歡孩子(他自己曾有13個，但除了5個以外，都很年輕就死了)。他寫論文時常常把一個嬰兒抱在膝上，而較大的孩子都圍著他玩。他寫作最難的數學作品時也令人難以置信的輕松。 　　許多關于他才思橫溢的傳說流傳至今。有些無疑是夸張的，但據說歐拉確實常常在兩次叫他吃晚飯的半小時左右的時間里趕出一篇數學論文。文章一寫完，就放到給印刷者準備的不斷增高的稿子堆兒上。當科學院的學報需要材料時，印刷者便從這堆兒頂上拿走一打。這樣一來，這些文章的發(fā)表日期就常常與寫作順序顛倒。由于歐拉習慣于為了搞透或擴展他已經做過的東西而對一個課題反覆搞多次，這種惡果便顯得更嚴重，以至有時關于某課題的一系列文章發(fā)表順序完全相反。 　　1730年小沙皇死去，安娜．伊凡諾芙娜(Annalvanovna，彼得的侄女)當了女皇。就科學院而言，受到了關心，工作活躍多了。而俄國，在安娜的寵臣歐內斯特．約翰．德．比隆的間接統(tǒng)治下，遭受了其歷史上一段最血腥的恐怖統(tǒng)治。10年里，歐拉沉默地埋頭工作。這中間，他遭受了第一次巨大的不幸。他為了贏得巴黎獎金而投身于一個天文學問題，那是幾個有影響的大數學家搞了幾個月時間的(由于有一個類似的問題在高斯(Gauss)那里出現，我們在這里不介紹它)，歐拉在三天之后把它解決了?？墒沁^分的勞累使他得了一場病，病中右眼失明了。 　　應該注意到，懷疑數學史中所有趣聞軼事的現代考證已經指出，歐拉右眼的失明根本不能怪那個天文學問題，至于博學的考據家(或別的什么人)怎么會對所謂的因果定律懂得這么多，這對于大衛(wèi)．休謨(DavidHume，歐拉的同時代人)的在天之靈來說則是個有待解決的秘密了。讓我們再小心翼翼地談一下歐拉與無神論者(或許是個泛神論者)法國教授丹尼斯．狄德羅(DenisDiderot，1713-1784)的著名故事。這有點越出了年代順序，因為這件事發(fā)生在歐拉第二次居住俄國期間。 　　受葉卡捷琳娜二世女皇邀請訪問宮廷的狄德羅靠著向朝臣們宣傳無神論過日子。葉卡捷琳娜感到厭煩了，便叫歐拉封住這個夸夸其談的哲學家的嘴。這很容易，因為整個數學對于狄德羅那是天外玄機。德．摩根(DeMorgan)講到這件事的經過(在他的名著(悖論匯編)中，1872)：有人告訴狄德羅，一個博學的數學家有上帝存在的代數證明。如果他想聽，那個數學家將當著整個宮廷公布出來。狄德羅高興地同意了。……歐拉來到狄德羅跟前，以深信不疑的語調莊重地說： 　　"先生，因為，所以上帝存在。請回答！" 　　這讓狄德羅聽起來像滿有道理似的。這個可憐的人由于難堪的沉默而受到無情嘲笑的羞辱，只好向葉卡捷琳娜請求立即回法國。女皇寬厚地答應了他。 　　歐拉還不滿足于這個杰作，他又極其認真地用靈魂非有形物質的莊嚴證明來畫蛇添足。據說，這兩個證明當時都寫進了神學論文。這些很可能就是歐拉的才華中確賞脫離現實的方面最突出的代表作。 　　在歐拉居住俄國期間，數學本身并沒有用完他的全部能力。在要他用與純粹數學相差不太遠的方法施展其數學才能的任何地方，他都使政府的錢花得很值得。歐拉為俄國學校寫過一些初等數學教科書，管理過政府的地理部，幫助改革過度量衡，設計過檢驗天平的實用方法。這些只是他全部活動的一部分，但不管歐拉做多少別的工作，他總是能不斷地在數學方面拿出成果來。 　　這個時期最重要的著作之一是1736年關于力學的一篇論文。按語中沒有出版日期，但有一個笛卡兒(Descrates)解析幾何出版百年紀念的標注。歐拉的論文為力學做了笛卡兒(Descrates)的論文為幾何學做過的事使之擺脫綜合證明的束縛并使之解析化。牛頓(Newton)的(原理)可以由阿基米德寫出來；歐拉的力學卻不能由任何希臘人寫出來。有力的微積分學被初步引入力學，并進入開創(chuàng)基礎科學的現代時期。在這方面，歐拉后來又被他的朋友拉格朗日(Lagrange)超越了，但采取決定性步驟的榮譽是屬于歐拉的。 　　1740年安娜死后，俄國政府變得比較開明，但歐拉已吃夠了苦頭，高興地接受腓特烈大帝的邀請到了柏林科學院。皇太后十分喜歡歐拉，并試圖逗他多講話。她得到的全是單音節(jié)的回答。 　　"你為什么不愿對我講話？"她問。 　　"陛下，"歐拉回答說，"我來自一個誰講話誰就要被絞死的國家。" 　　這以后，歐拉在柏林度過了24年。日子并不都是很愉快的，因為腓特烈喜歡的是圓滑的廷臣，而不是單純的歐拉。雖然腓特烈感覺到了贊助數學發(fā)展的責任，但他又瞧不起這個學科，自己也不諳此道。不過他還是很賞識歐拉的才能，用來解決造幣、水管、運河通航、年金系統(tǒng)及其他實際問題。 　　俄國從來不讓歐拉完全脫離它，甚至當歐拉在柏林的時候還給他支付部分薪金。盡管歐拉家屬眾多，他還是很富裕。除了柏林的房子，他在夏洛滕堡附近還有一個農莊。在1760年俄國入侵勃蘭登堡地區(qū)時，歐拉的農莊遭到了劫掠。俄軍統(tǒng)帥聲明他"并非向科學開戰(zhàn)"，給了歐拉遠遠大于實際損失的賠償。當伊麗莎白皇后聽到歐拉遭到劫掠的消息時，她另外又給了他超過賠償需要的數目可觀的一大筆錢。 　　歐拉在腓特烈的宮廷不受歡迎的一個原因是他不能置身于哲學問題的辯論之外，而對那些問題他是一竅不通的。整天只想著向腓特烈獻媚的伏爾泰(Voltaire)喜歡與腓特烈周圍另一些善于咬文嚼字的人一道用形而上學的難題來糾纏取笑不幸的歐拉。歐拉拿出全副好脾氣進行應付，隨著他人的哄鬧，嘲笑自己的滑稽錯誤。但腓特烈逐漸感到惱火了，他開始設法尋找一個比較善辯的哲學家來領導他的科學院并增添他宮廷的歡樂。 　　達朗貝爾(D'Alembert)被邀請到柏林察看情況。他跟歐拉在數學方面小有齟齬。但達朗貝爾(D'Alembert)可不是那種讓個人的不和影響判斷的人。他直率地對腓特烈說，把任何別的數學家置于歐拉之上都是一種侮辱。這個忠告結果只是使腓特烈比原來更加生氣和執(zhí)拗，歐拉的處境變得無法忍受了。他感到，他的孩子們在普魯士不會有任何前途。終于在他59歲的時候(1766年)收拾起行裝，應葉卡捷琳娜二世的熱誠邀請再次移居圣彼得堡。 　　葉卡捷琳娜像接待皇親一樣歡迎這位數學家，又給歐拉和他的18位家屬撥了一處家俱齊備的住宅，還把自己的一名廚師給了歐拉，為他管理膳食。 　　就在這個時候，歐拉余下的一只眼睛開始失明了(因白內障)，不久他就完全成了盲人。在他視力逐漸喪失的過程中，拉格朗日、達朗貝爾和當時的其他大數學家在來往的書信中都表示震驚和同情。而歐拉本人面對失明的到來卻很鎮(zhèn)定。毫無疑問，他的深摯的宗教信仰幫助了他面對未來。但是他并沒有讓自己屈服于寂靜和黑暗，很快便著手補救無法恢復的視力。在最后一點光感消失之前，他就使自己習慣了用粉筆在大石板上寫公式，然后他的孩子們(特別是阿爾伯特[AlbertEuler])當抄寫員，他再口授公式的解釋。他的數學新作不僅沒有減少，反而增多了。 　　歐拉整個一生都幸運地具有非凡的記憶力。他背過維吉爾的(Virgil(埃涅阿斯紀)(Aeneid)盡管他從年輕時起就很少讀這本書，但他始終能夠說出他那個版本每一真的開頭和結尾。他的記憶既是視覺的，也是聽覺的。他還有驚人的心算能力，不僅能算算術題，也能算比較難的要用到高等代數和微積分的題目。那個時代整個數學領域的主要公式都準確地裝在他的腦子里。 　　作為他心算能力的一個例證，孔多塞(N.C.deCondorcet)談到，歐拉的兩個學生對一個復雜的收斂級數(就變量的一個特定值)做前17項的求和，結果只是在第50位上相差一個單位數。為了判定哪個對，歐拉使整個心算了一遍，人們肯定他的答案是正確的。這種能力現在幫助了歐拉，使他少受失明之苦。但即使如此，他失明17年間有一個成就也是令人難以置信的。這就是月球運行的理論－－唯一的一個使牛頓都感到頭疼的問題－－在歐拉手里第一次得到透徹的研究。整個復雜的分析過程完全是在他的頭腦中進行的。 　　歐拉回到圣彼得堡五年后，又一場災難落到他的頭上。在1771年的大火中，他的房子及全部家具都燒掉了。只是靠了瑞士仆人彼得．格里姆的英勇，歐拉才幸免于難。格里姆冒著生命危險把有病的盲主人從大火中數了出來。藏書燒了，多虧奧爾洛夫伯爵，歐拉的全部手稿得以保全。葉卡捷琳娜女皇立即補償了歐拉的全部損失，他很快又投入了工作。 　　1776年(即他69歲時)歐拉遭受了更大的損失，他的妻子死了。第二年，他再次結婚。第二個妻子，薩洛姆．艾比格爾，格塞爾(SalomeAbigailGsell)是第一個妻子的異母姊妹。他的最大不幸是恢復左眼視力手術的失敗(可能是由于外科醫(yī)師的疏忽)，那本來是唯一有點兒希望的眼睛。手術是"成功的"，歐拉高興了一陣子。但是不久感染就開始了，經過一段他描述為"可怕的"痛苦之后，他又重新墜入了黑暗之中。 　　回過頭來瀏覽一下歐拉浩繁的著作。初看起來，我們可能傾向于認為任何有才華的人都能差不多像歐拉一樣容易地做出它的大部分?？墒潜日諗祵W在今天的情況做一番考察，很快就會糾正我們的錯誤想法。考慮到現在供我們使用的方法的力量，那么目前數學各種理論一團亂麻般的狀態(tài)就絲毫不比歐拉面對的更為復雜。對今天的歐拉式人物來說，數學是已經成熟的。歐拉在他那個時代，運用分析方法的力量奠定基礎，整理有價值的東西，從而系統(tǒng)化和統(tǒng)一了被局部成果和孤立法則弄亂了的廣大領域。直到今天，大學里數學課教的許多東西實際上還是歐拉留下的。例如，以一般的二次方程所作的三維空間中圓錐曲線和二次曲面的表述就是歐拉所留下的。還有年金問題及由此派生的各種問題(保險費，養(yǎng)老金等等)也是由歐拉的研究而成為現在"投資數學理論"學生所熟悉的這種樣子的。 　　正如阿拉戈所指出的，歐拉的偉大和他作為一名教師以著作獲得直接成功的一個根源，在于他毫不妄自尊大。如果為了澄清較早、較重要的著作需要某些內在價值較低的作品，歐拉也毫不猶豫地去寫。他毫不顧慮降低自己的聲望。 　　即使在富有創(chuàng)造性的工作中，歐拉也把發(fā)現與教育結合起來。他在1748年、1755年和1768-1770年寫的關于微積分的偉大論文(Introductioinanalysininfinitorum,(無窮小分析引論)；Institutionescalculidifferentialis，(微積分概論)；Institutionescalculiintegralis,(積分學概論))立即成了經典著作，并且在四分之三世紀的時間里哺育著要成為大數學家的年輕人。而就在關于變分法的著作【Methodusinveniendilineascurvasmaximiminimiveproprietategaudentes,(尋求具有某種極大或極小性質的曲線的技巧),1744年】中，歐拉第一次顯示出自己是個第一流的數學家。 　　我們已提到過，歐拉在把力學分析化時，他向前跨進了一大步。學習剛體動力學的每個學生都熟悉歐拉的轉動分析，并引用他的這一貢獻(有一個細節(jié)除外)。分析力學是純粹數學的一個分支，因而歐拉在這里不像在別的某些接近實際的科目里那樣有一飛上純計算的廣闊天空便離題萬里的風險。歐拉同時代人對他工作的最尖銳批評是針對他僅僅為了漂亮分析的需要，而不控制進行計算的沖動。他有時可能缺乏對物理形態(tài)的足夠理解，不管是什么問題，都試圖變成計算。不過，當問題值得他下苦功時，他還是足夠實際的。今天流體動力學中應用的流體運動基本方程就是歐拉建立的。 　　歐拉的分析學有一個特殊內容應該順便提一下，因為19世紀數學的主流之一在很大程度上是由它引起的。這就是他發(fā)現，除非一個無窮級數收斂，否則使用起來就不可靠。例如，由長除法，我們可以得到一個無限延續(xù)的級數： 　　在這里取X=1/2， 　　則-2=2+22+23+24+..... 　　收斂性的研究會告訴我們如何避免這樣的荒謬結果。奇怪的是，雖然歐拉認識到了涉及無窮級數時小心從事的必要性，但在他自己的許多著作中也并沒能信守這一條。他對分析學的信念又是那樣堅定，以至他有時只好尋找荒唐的"解釋"來使那些特有的謬誤過關。 　　但是在請到這些事情的時候，我們必須說明，就歐拉所做出的大量頭等重要的嶄新而正確的成果而言，很少有人趕上或接近他。愛好算術－－也許這不是一個很"重要"的科目－－的人們會贊成給歐拉戴一枝丟番圖分析的棕櫚，像給費馬(Fermat)和丟番圖本人戴過的一樣大小、一樣新鮮。歐拉是第一流的、也許是最大的數學萬能主義者。 　　歐拉也不僅僅是個數學家。在文學和自然科學的各個學科，包括生物學界，他都至少是個知名的作者。然而，就是當他欣賞(埃涅阿斯紀)的時候，也禁不住要找出一個問題來施展他的數學才能。"鐵錨投下去，奔騰的龍骨停下來"這一行吸引他動手算出了這種條件下的船體運動。歐拉博覽群書，甚至一度涉獵星占學，但是看得出來，他并沒有接受它。當1740年要他用占星術為伊凡大公算命的時候，他推說占星術是宮廷天文學家的事而婉言拒絕了?？蓱z的天文學家則不得不做那件事。 　　有一個柏林時期的作品顯示出歐拉是個文辭優(yōu)美(雖然有點過分虔奉宗教)的作家。他為了向腓特烈的侄女，安哈爾特-德始公主介紹力學、物理光學、天文學、聲學等課程，為了頗受贊譽的(致一位德國公主的信)。這些著名的信流傳很廣，被印成了7種文字的單行本。這也說明，公眾對科學的興趣并不是新近才增長起來的，只是有時我們傾向于那樣想像罷了。 　　歐拉始終保持著充沛的精力和清醒的頭腦，直到臨死的那一秒鐘。那是在1783年9月18日，他77歲的時候。這天下午他當作消遣地推算了氣球升高的定律－－照例是在他的石板上。爾后，與雷克塞爾和家人吃了晚飯。"赫歇耳的行星"(天王星)那時剛剛被發(fā)現，歐拉寫出了他對這個行星軌道的計算。過了一會兒，他讓他的孫子進來。就在喝著茶跟孩子玩的時候，他中風發(fā)作。手中煙斗掉了，只說出一句話"我要死了","歐拉便停止了生命和計算。" 

成就

　　歐拉和丹尼爾·伯努利一起，建立了彈性體的力矩定律：作用在彈性細長桿上的力矩正比于物質的彈性和通過質心軸和垂直于兩者的截面的慣性動量。 　　他還直接從牛頓運動定律出發(fā)，建立了流體力學里的歐拉方程。這些方程組在形式上等價于粘度為0的納維-斯托克斯方程。人們對這些方程的主要興趣在于它們能被用來研究沖擊波。 　　他對微分方程理論作出了重要貢獻。他還是歐拉近似法的創(chuàng)始人，這些計算法被用于計算力學中。此中最有名的被稱為歐拉方法。 　　在數論里他引入了歐拉函數。 　　自然數的歐拉函數被定義為小于并且與互質的自然數的個數。例如，，因為有四個自然數1，3，5和7與8互質。 　　在計算機領域中廣泛使用的RSA公鑰密碼算法也正是以歐拉函數為基礎的。 　　在分析領域，是歐拉綜合了萊布尼茲的微分與牛頓的流數。 　　他在1735年由于解決了長期懸而未決的貝塞爾問題而獲得名聲： 　　其中是黎曼函數。 　　歐拉將虛數的冪定義為如下公式:這就是歐拉公式，它成為指數函數的中心。 　　在初等分析中，從本質上來說，要么是指數函數的變種，要么是多項式，兩者必居其一。被理查德·費曼稱為“最卓越的數學公'”的則是歐拉公式的一個簡單推論（通常被稱為歐拉恒等式）： 　　在1735年，他定義了微分方程中有用的歐拉-馬歇羅尼常數： 　　他是歐拉-馬歇羅尼公式的發(fā)現者之一，這一公式在計算難于計算的積分、求和與級數的時候極為有效。 　　在1739年，歐拉寫下了《音樂新理論的嘗試(Tentamennovaetheoriaemusicae)》，書中試圖把數學和音樂結合起來。 　　一位傳記作家寫道：這是一部"為精通數學的音樂家和精通音樂的數學家而寫的"著作。 　　在經濟學方面，歐拉證明，如果產品的每個要素正好用于支付它自身的邊際產量，在規(guī)模報酬不變的情形下，總收入和產出將完全耗盡。 　　在幾何學和代數拓撲學方面，歐拉公式給出了單聯通多面體的邊、頂點和-(zh-hans:面;zh-hant:面)-之間存在的關系：: 　　其中，F為給定多面體的面數之和，E為邊數之和，V為頂點數之和。 　　這個定理也可用于平面圖。對非平面圖，歐拉公式可以推廣為：如果一個圖可以被嵌入一個流形，則：:其中χ為此流形的歐拉特征值，在流形的連續(xù)變形下是不變量。 　　單聯通流形，例如球面或平面，的歐拉特征值是2。 　　對任意的平面圖，歐拉公式可以推廣為：，其中為圖中連通分支數。 　　在1736年，歐拉解決了柯尼斯堡七橋問題，并且發(fā)表了論文《關于位置幾何問題的解法 (Solutioproblematisadgeometriamsituspertinentis)》，對一筆畫問題進行了闡述，是最早運用圖論和拓撲學的典范。 　　數獨是歐拉發(fā)明的拉丁方塊的概念,在當時并不流行,直到20世紀由平凡日本上班族鍛治真起,帶起流行 　　最有影響的100人--歐拉 

評價

　　歐拉是18世紀最優(yōu)秀的數學家，也是歷史上最偉大的數學家之一。十八世紀瑞士數學家和物理學家倫哈特·歐拉始終是世界最杰出的科學家之一。他的全部創(chuàng)造在整個物理學和許多工程領域里都有著廣泛的應用。 歐拉的數學和科學成果簡直多得令人難以相信。他寫了三十二部足本著作，其中有幾部不止一卷，還寫下了許許多多富有創(chuàng)造性的數學和科學論文?？傆嬈饋恚目茖W論著有七十多卷。歐拉的天才使純數學和應用數學的每一個領域都得到了充實，他的數學物理成果有著無限廣闊的應用領域。 　　早在上一個世紀，艾薩克·牛頓就提出了力學的基本定律。歐拉特別擅長論證如何把這些定律運用到一些常見的物理現象中。例如，他把牛頓定律運用到流體運動，建立了流體力學方程。同樣他通過認真分析剛體的可能運動并應用牛頓定律建立了一個可以完全確定剛體運動的方程組。當然在實際中沒有物體是完全剛體。歐拉對彈性力學也做出了貢獻，彈性力學是研究在外力的作用下固體怎樣發(fā)生形變的學說。 　　歐拉的天才還在于他用數學來分析天文學問題，特別是三體問題，即太陽、月亮和地球在相互引力作用下怎樣運動的問題。這個問題──二十一世紀仍要面臨的一個問題──尚未得到完全解決。順便提一下，歐拉是十八世紀獨一無二的杰出科學家。他支持光波學說，結果證明他是正確的。 　　歐拉豐富的頭腦常常為他人做出成名的發(fā)現開拓前進的道路。例如，法國數學家和物理學家約瑟夫·路易斯·拉格朗日創(chuàng)建一方程組，叫做“拉格朗日方程”。此方程在理論上非常重要，而且可以用來解決許多力學問題。但是由于基本方程是由歐拉首先提出的，因而通常稱為歐拉—拉格朗日方程。一般認為另一名法國數學家讓·巴普蒂斯·約瑟夫·傅立葉創(chuàng)造了一種重要的數學方法，叫做傅里葉分析法，其基本方程也是由倫哈特·歐拉最初創(chuàng)立的，因而叫做歐拉—傅里葉方程。這套方程在物理學的許多不同的領域都有著廣泛的應用，其中包括聲學和電磁學。 　　在數學方面他對微積分的兩個領域──微分方程和無窮級數──特別感興趣。他在這兩方面做出了非常重要的貢獻，但是由于專業(yè)性太強不便在此加以敘述。他對變分學和復數學的貢獻為后來所取得的一切成就奠定了基礎。這兩個學科除了對純數學有重要的意義外，還在科學工作中有著廣泛的應用。歐拉公式eiQ=cosθ十isinθ表明了三角函數和虛數之間的關系，可以用來求負數的對數，是所有數學領域中應用最廣泛的公式之一。歐拉還編寫了一本解析幾何的教科書，對微分幾何和普通幾何做出了有意義的貢獻。 　　歐拉不僅在做可應用于科學的數學發(fā)明上得心應手，而且在純數學領域也具備幾乎同樣杰出的才能。但是他對數論做出的許多貢獻非常深奧難懂，不宜在此敘述。歐拉也是數學的一個分支拓撲學領域的先驅，拓撲學在二十世紀已經變得非常重要。 　　最后要提到的一點也很重要，歐拉對目前使用的數學符號制做出了重要的貢獻。例如，常用的希臘字母π代表圓周率就是他提出來的。他還引出許多其它簡便的符號，現在的數學中經常使用這些符號。 　　歐拉于1707年出生在瑞士巴塞爾。1720他十三歲時就考入了巴塞爾大學，起初他學習神學，不久改學數學。他十七歲在巴塞爾大學獲得碩士學位，二十歲受凱瑟林一世的邀請加入圣彼得斯堡科學院。他二十三歲成為該院物理學教授，二十六歲就接任著名數學家但尼爾·伯努利的職務，成為數學所所長。兩年后，他有一只眼睛失明，但仍以極大的熱情繼續(xù)工作，寫出了許多杰出的論文。 　　1741年普魯士弗雷德里克大帝把歐拉從俄國引誘出來，讓他加入了柏林科學院。他在柏林呆了二十五年后于1766年返回俄國。不久他的另一只眼睛也失去了光明。即使這樣的災禍降臨，他也沒有停止研究工作。歐拉具有驚人的心算才能，他不斷地發(fā)表第一流的數學論文，直到生命的最后一息。1783年他在圣彼得斯堡去逝，終年七十六歲。歐拉結過兩次婚，有十三個孩子，但是其中有八個在襁褓中就死去了。 　　即使沒有歐拉其人，他的一切發(fā)現最終也會有人做出。但是我認為做為衡量這種情況的尺度應該提出這樣的問題：要是根本就沒有人能做出他的發(fā)現，科學和現代世界會有什么不同呢？就倫哈特·歐拉的情況而言，答案看來很明確：假如沒有歐拉的公式、方程和方法，現代科學技術的進展就會滯后不前，實際上看來是不可想象的。瀏覽一下數學和物理教科書的索引就會找到如下查照：歐拉角（剛體運動）、歐拉常數（無窮級數）、歐拉方程（流體動力學）、歐拉公式（復合變量）、歐拉數（無窮級數）、歐拉多角曲線（微分方程）、歐拉齊性函數定理摘微分方程）、歐拉變換（無窮級數）、伯努利—歐拉定律（彈性力學）、歐拉—傅里葉公式（三角函數）、歐拉—拉格朗日方程（變分學，力學）以及歐拉一馬克勞林公式（數字法），這里舉的僅僅是最重要的例子。 　　歐拉的著述浩瀚，不僅包含科學創(chuàng)見，而且富有科學思想，他給后人留下了極其豐富的科學遺產和為科學現身的精神。歷史學家把歐拉同阿基米德、牛頓、高斯并列為數學史上的“四杰”。如今，在數學的許多分支中經常可以看到以他的名字命名的重要常數、公式和定理。 　　從所有這一切來看，讀者可能要問為什么在本書中沒有把歐拉的名次排得更高些，其主要原因在于雖然歐拉在論證如何應用牛頓定律方面獲得了杰出的成就，但是他自己從未發(fā)現任何獨創(chuàng)的科學定律，這就是為什么要把威廉·康拉德，倫琴和格雷戈爾·孟德爾這樣的人物排在他前面的原因。他們每個人主要是發(fā)現了新的科學現象或定律。盡管如此，歐拉對科學、工程學和數學的貢獻還是巨大的。 

歐拉之名

歐拉公式

　　歐拉公式是指以歐拉命名的諸多公式。其中最著名的有，復變函數中的歐拉幅角公式--將復數、指數函數與三角函數聯系起來； 拓撲學中的歐拉多面體公式；初等數論中的歐拉函數公式。 此外還包括其他一些歐拉公式，比如分式公式等等 

歐拉函數

　　歐拉函數，在數論，對正整數n，歐拉函數是少于或等于n的數中與n互質的數的數目。此函數以其首名研究者歐拉命名，它又稱為Euler's totient function、φ函數、歐拉商數等。 例如φ(8)=4，因為1,3,5,7均和8互質。 從歐拉函數引伸出來在環(huán)論方面的事實和拉格朗日定理構成了歐拉定理的證明。 

歐拉定理

　　在數學及許多分支中都可以見到很多以歐拉命名的常數、公式和定理。在數論中，歐拉定理（Euler Theorem，也稱費馬-歐拉定理或歐拉函數定理）是一個關于同余的性質。歐拉定理得名于瑞士數學家萊昂哈德·歐拉，該定理被認為是數學世界中最美妙的定理之一。歐拉定理實際上是費馬小定理的推廣。此外還有平面幾何中的歐拉定理、多面體歐拉定理(在一凸多面體中，頂點數-棱邊數+面數=2)。西方經濟學中歐拉定理又稱為產量分配凈盡定理，指在完全競爭的條件下，假設長期中規(guī)模收益不變，則全部產品正好足夠分配給各個要素。 

歐拉角

　　用來確定定點轉動剛體位置的3個一組獨立角參量，由章動角θ、旋進角（即進動角）ψ和自轉角j組成，為歐拉首先提出而得名。 

歐拉方程

　　1755年,瑞士數學家L.歐拉在《流體運動的一般原理》一書中首先提出這個方程。 　　在研究一些物理問題，如熱的傳導、圓膜的振動、電磁波的傳播等問題時，常常碰到如下形式的方程： 　?。?/FONT>ax^2D^2+bxD+c）y=f(x), 　　其中a、b、c是常數，這是一個二階變系數線性微分方程。它的系數具有一定的規(guī)律：二階導數D^2y的系數是二次函數ax^2，一階導數Dy的系數是一次函數bx，y的系數是常數。這樣的方程稱為歐拉方程。