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为什么法国历史上产生了如此多的一流数学家? 第1页

  

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在题主所问的十七至十八世纪,法国涌现出一大批群星般璀璨的数学名家,实属历史的必然,主要可归结为四个字:

体制问题。

在这段历史中,有一个学者、两大君主、一个机构,起到了至关重大的作用:

一个学者是马兰·梅森;两大君主是路易十四和拿破仑;一个机构是法国科学院。

本文分四个部分:
1. 一切的缘起——马兰梅森的沙龙聚会
2. 科学院时代——太阳王治下的欧陆荣光
3. 后革命时代——拉普拉斯一手改进法国高等教育
4. 结语

1.

最初,一切的因缘,起始于十七世纪中叶修道院里如今不算知名的数学家马兰·梅森的寓所。

马兰·梅森,法国数学家,少时毕业于耶稣会学校,是笛卡尔的同校大学长,在笛卡尔隐居的日子里,只有梅森定期与后者保持通信联系。梅森才华横溢,性格上也平易近人,他不是最杰出的学者,却与整个欧洲的科学家都建立起联系,如同同一时期作为英国皇家学会前身的英国的无形学院,在梅森身边也聚拢起一批学者,定期在他的寓所讨论科学问题。这个围绕着梅森聚拢而来的科学家沙龙聚会,后来被称作梅森学院,是当时整个欧洲的学术交流中心。


来自荷兰外交世家的、后来的光学大宗师、官富二代惠更斯,即是在青年时代,由自己的外交官父亲介绍,先师从笛卡尔,又通过书信交流成为梅森的弟子。


名噪一时的神童帕斯卡年仅十四岁,已经显出了非凡的数学天分。梅森把他接纳进梅森学院,鼓励帕斯卡在托里拆利的基础上更进一步,后来帕斯卡提出了帕斯卡定律。


梅森的另一位朋友费马,与帕斯卡同时开拓了概率论这一数学分支,被后世誉为最杰出的业余数学家,即使是不懂数学的人,也多少听过费马定理。


梅森去世在1648年,他的遗产中留下与欧洲多达78位学者的珍贵信函,对各个科学领域均有涉猎,其中包括费马、伽利略、托里拆利、笛卡尔、惠更斯。


而他留下的最珍贵的遗产,梅森学院,后来成为了巴黎皇家科学院的前身。


最终,1666年,巴黎皇家科学院建立。


油画:1666年,柯尔贝尔向路易十四引荐皇家科学院成员。引自维基百科 French Academy of Sciences词条


2.


当时,法国处于年轻的路易十四治下。这位后来以“太阳王”名垂于世的君主刚刚迎来了自己的亲政,决定建设一所官方科学院来推动法国科学的发展。


这座学院后来被正式定名巴黎皇家科学院(Académie royale des sciences de Paris),路易十四提供了丰富的赞助,来免除科学家的后顾之忧。他的得力干将柯尔贝尔,这位平日精打细算的财务大臣,此刻开始以简单粗暴大笔撒钱的手段迅速聚拢起一批杰出的学者。他以梅森学院的法国科学家为班底,又挖来外国的优秀人才。


首先莅临的外籍院士是荷兰人惠更斯,这位当年梅森一手提携的年轻人已经成为一流的学者,柯尔贝尔以三倍于其他法国院士的薪水,聘请惠更斯成为巴黎皇家科学院首任院长,将这位荷兰科学家留在巴黎近二十年。


另一位外籍科学家乔瓦尼·多美尼科·卡西尼(Giovanni Domenico Cassini)来自意大利博洛尼亚大学,是杰出的天文学家,执掌博洛尼亚大学天文学系多年,以对木星和火星观测闻名,如今成为巴黎天文台的执掌人。


英国皇家科学院虽然也冠以皇家二字,但由科学家自然形成,研究内容少有组织,基本由会员凭兴趣随意而定。17世纪末学会曾一度没落,靠着后来牛顿出任院长,大力整顿,才终于有所起色。


而巴黎科学院在强大的财政支持及惠更斯-卡西尼双核心的支撑下,借助行政力量,强势崛起,成为欧洲大陆的学术中心。巴黎迅速建立起一套挖掘人才、教育人才的长效机制,整个欧洲大陆的知名学者云集于此,久居他乡的异国学者,也可以以通讯院士的身份与巴黎取得联系。


1672年,巴黎科学院的执掌者惠更斯迎来了雄心勃勃的年轻政治家,莱布尼茨。


莱布尼茨是德意志人,此来巴黎,本承担外交任务,却结识了惠更斯,走上科学坦途。


莱布尼茨开始在惠更斯的指导下,开始系统地学习数学,大师指导之下,数学功力更见提高。此后他遍访名师,两度访问伦敦,与当时一流的科学家交流学习。


仅仅经过数年,莱布尼茨便独立于牛顿在1675年再次发明了微积分,而且记号体系更为明晰,沿用到今日。自此莱布尼茨开始了与海峡对岸漫长的关于微积分发明权的争吵。争吵日益激烈,海峡两岸剑拔弩张,最终英法两岸的数学家分道扬镳。也由于英国学者沉醉民族荣光,坚持使用牛顿不够先进的点记法,导致英国的数学几乎在此后的一个多世纪都落后于法国。


在巴黎科学院的努力下,不计出身、只唯学术,几乎名噪一时的大师均被网罗帐下。


百科全书派首脑达朗贝尔,只是出身低微的私生子,由于在学界颇有小成,二十四岁即被提拔为数学部副院士,并逐渐在巴黎科学院取得一席之地。


1768年,达朗贝尔接待了同样出身贫贱的拉普拉斯,这个年仅19岁的农家子弟在第一次见面中便表现出了不凡的数学天赋。他不仅直接指导拉普拉斯的数学研究,还试着帮爱徒安排工作,出任巴黎军事学院数学教授。仅仅五年之后,拉普拉斯也同样加入科学院,加入到一流数学家的行列中去。


腓特烈大帝去世后,巴黎科学院又从东面的竞争对手柏林科学院挖来年近半百的拉格朗日,在化学家、氧气命名人拉瓦锡的寓所沙龙里,拉格朗日和拉普拉斯均是座上嘉宾。


集结了达朗贝尔、拉普拉斯、拉格朗日三大数学巨头,进一步巩固了巴黎科学院的学术地位。而后面两位也为整个法国学界在大革命后依然留存了宝贵的火种。


3.


1789年,法国大革命正式爆发。


革命狂潮迅速涌动,恐怖统治的阴影笼罩了学界,巴黎皇家科学院被看作是旧有王室的势力残余,在1793年横遭解散,倒在了建院的第127个年头。


很多担任公职的科学家都命丧囹圄,其中的拉瓦锡和学院秘书孔多塞,分别死在革命党人的断头台上和监狱里。法兰西原本已经夺取了整个文明世界的学术中心地位,却在革命之中自废武功,摇摇欲坠。


直至1799年,拉普拉斯当年在陆军学院的学生、军事天才拿破仑终于羽翼丰满,成为法兰西的新主,法国的局势终于得以平定。随后科学院复建改组为法兰西科学院,直至今日再没断绝。


法国科学院的重建重新聚拢起硕果仅存的人才,拉普拉斯和拉格朗日本非贵族出身,在大革命期间卖力地帮助革命军制造枪炮弹药,得以平稳躲过断头的风险。政权更迭之下,拉普拉斯靠着圆滑的政治手腕屹立不倒,屡获荣升。1796年科学院复建,他就任副院长,又在次年升为院长。


在此后历史学家的记录里,拉普拉斯被看做是见风使舵的政治投机客。可也正是这位圆滑的政客利用自己的高位,一手改进了法国的高等教育。他组织改建了高等师范学校和巴黎综合工科学校,并与拉格朗日共同投入到教学工作中,还聘请了一批一流教授。


拉瓦锡的旧友,射影几何的发现者蒙日(Gaspard Monge)革命期间曾避祸逃出巴黎,如今被邀请归来,在两所高校讲授射影几何。拉格朗日还亲自聆听他的课堂首秀。高等师范学校的首批学员之一,日后在热传导领域颇有小成的地方教师傅里叶刚刚毕业便前往综合工科学校担任助教。日后蒙日与傅里叶随拿破仑远征埃及,一直作为随军学者服务军旅。


这一批聚集而来的名师,培养出了十九世纪上半叶照亮了法兰西的群星:这批学子中走出了安培(Ampère),他的名字被用作计量电流的单位;有卡诺(Carnot),他日后成为了热力学创始人之一;有菲涅耳(Fresnel),他在光学研究中带领波动说重整旗鼓与牛顿粒子说展开对抗;还有泊松(Poisson),他在数学及物理领域都留下自己冠名的定理。


4.


历经马兰梅森的沙龙聚会、太阳王的皇家科学院、再到法国高等教育改革这一段十八世纪末十九世纪初的一个半世纪里,是法国学术尤其是数学学科最具统治力的时代。


它起源于一个热爱交游的数学家的无心插柳,在随后太阳王以政府财政的雄厚支援达到顶峰,又在革命后及时重建,在革命的灰烬里涅槃重生,建立起现代的教育机制。


第一个阶段,靠的是学者对学科的热爱;第二个阶段,靠的是开明君主的大力支持;第三个阶段,靠先进的学术培养制度。热爱科学、官方支持、制度优渥——任何学术体具备了这个三位一体,都无法不培养出一代群英。


巴黎懂得如何尊重和吸纳人才:皇家学院建院伊始的两位核心惠更斯和卡西尼,都不是法国人,可政府却信任地将学院委托给两位;莱布尼茨长居德意志,依然是学院的通讯院士;出身低微的达朗贝尔和拉普拉斯,靠着学术成就依然可以跻身一群贵族之间;拉格朗日本是意大利人,半百之年依然受到邀请,在革命后的重建中起到了重大的作用。


不过,靠着先进的制度、完善的机构、优秀的教师,固然可以把一代优秀的学子培养成一代杰出学者,却不能孕育与生俱来的天才。十七世纪的牛顿,十八世纪的欧拉,两位最杰出的的数学大师均没有出现在巴黎科学院里。


而到了十九世纪初,牛顿和欧拉均已作古,法国在革命的废墟上培养提拔了一代精英,按照拉普拉斯和拉格朗日的蓝图,法国在此后一个世纪的学术领先地位几乎是不可撼动。然而,不远之外的德国郊野,天才的种子在不被留意的角落发轫滋长,要遮掩住法兰西群星的光芒,其实也只需要一轮朗月。


未来拉普拉斯口中“世界上最伟大的数学家”、数学王子高斯于1777年降生,即将在智力上对所有法国的数学同行展开毫不留情一视同仁的碾压。


当然,那又是另外一个故事了。


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本篇原创,转载需取得作者同意。

多了这些赞还挺开心,虽然我有不少更多赞的答案,但这种小众题目能顶到今日热门第一,还真是始料未及啊。

p.s. 好多知友呼唤我写写高斯的故事,啊其实也写差不多了。等我有天完善下一起发出来吧。有空可以先看看我别的答案嘛。

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我觉得高票答案不是主要原因,但也不能说错,可能被题主一句话带歪了

“17,18世纪其数学水平应该可以说远超其他国家”

法国此间无明显优势,实际上是18世纪末-19世纪中期、以及二战后、两个时期把英德两国甩开
数据说话
这个list收录了历史上“对数学学科做出改良性贡献的数学家”,计数如下:
-----------------------------------------------------------------------
Projet:Mathématiques/Liste des mathématiciens
出生时间---FR---EN---DE---CH---IT---RU---US
十七世纪---16----15---13------5-----5----na-----未建国
十八世纪---26---- 9-----9------6-----4----na------刚建国
十九世纪---40----21---59-----1-----18---20------15
二十世纪---24----19---14-----2------6----21------54
-------------------------------------------------------------------------

统计数据可以看出,法国的优势在1750-1850,以及1950后,解释如下
一、以上按数学家出生时间统计,考虑职业寿命社会传播的延时,再加五六十年,故言法国超越别国是十八世纪和二十世纪分别加五十年
二、人口总数样本调整,18世纪前人口是英国1.5倍,第一行十七世纪数据:法国16位“杰出数学家”对比英国15位德国13位并没有明显优势,而法语版数据有利东道主,更佐证“17-18世纪法国没有远超其他国家”。
三、瑞士其实并不多,主要来自Bernouille家族。

再解释数据来源FAQ:你怎么这个list是最杰出数学家呢?柯西、欧拉、高斯这样跟三流数学家都是一票不公平?我觉得华罗庚NB怎么不在里面?
我的答案是,题目本身“一流数学家”和“数量”都是很难量化和客观统计的,没有统一绝对正确的approch和model方法,我只是借这个对这个问题做个measure。如果觉得这个measure不准确,请给出一个更客观更丰富更完善的历史数学家统计数据

------------下面分析因素-------------------------------------------------

各国玩家来说,1850-1950年都成果爆棚的时候,美俄两国也加入了。

十九世纪德国二十世纪美国都在数量上超过法国。
美国的崛起因素很简单。德国的数学家以哥廷根和海德堡为主,而法国全在巴黎,跟德意志联邦和法国封建集权有关。德国19世纪数学家boom,得益于洪堡教育改革,但是二战前后被美、法、俄反超。法国大革命人口损失三四成,德国统一后人口是法国1.5倍,美国人口是法国4-5倍,数学家占比对法国并无优势。但是二十世纪之后,法国又一次迅速反超除美国外的所有国家。

为什么法国在十八至十九世纪崛起呢?看看其他国家数学家开挂的时期,1850-1950的德国,20世纪的美国俄国,都是各自超级霸权的时代。因此法国也一样,在大革命和拿破仑战争时代数学家人数达到顶峰。看看苏联冷战时期,美国的曼哈顿计划顾了多少数学家手算临界比例,英国二战时用图灵、神经网络解码等等。

因此可以尝试提取第一个因素:数学是战争导向、军事需要

拿破仑前后,以蒙日卡诺为代表的一批军人,大力推行了数学在军事领域的应用。而蒙日是典型的军人出生,起先是对要塞的火力布置做了重大的几何优化,开始崭露头角,之后一度成为海军部长。半生戎马期间,积极改进了军校的数学课程设置。【拉扎尔·卡诺【同样专诸画法几何,因为其身份是禁军教头,直接负责77万新兵训练,长子【尼古拉*卡诺】成为热力学之父,孙子”玛丽*卡诺“成为总统。大革命早期,大量数学家从军参政可见一斑。他们造成了什么影响呢?


先看看他们上历史舞台之前,法国的数学什么样,这是大革命前1750年左右的军校教育,难度并不大,最后几张才讲到排列组合。本书作者来自勃垦地传统贵族Camus家族的数学家Charles Etien Louis Camus所著(这个家族还包括阿贝尔-加缪等名人)

原书链接在国家图书馆网站gallica.bnf.fr/ark:/121



但是半个世纪以后,经过蒙日卡诺的改革,军校的教育就大不一样了,18-19世纪交替的时候,炮兵学院的教材里,已经通篇微分方程了:




法国1750-1850年最早出现了数学家数量的飞跃期,除了战争导向以外,这期间还发生了什么?启蒙运动、工业革命,教育改革。

因此提取本题的第二个因素:工业和经济发展造成技术需求,进而推动教育改革即18世纪末法国精英学校,跟德国的洪堡改良一样,加速了教育从贵族到平民化的过程。在此之前科学成果只是残花点缀,两国改革之后开始万紫千红。这里需要提到两类学校,首当其冲的是三本范的“巴黎高等师范专科学校”ENS,另外是大专范的巴黎综合工艺学校Ecole Polytechnique以及路桥、矿业学校等。在工业革命早期,科学和工程的应用极其不紧密,只有化学是例外。1780-1850年间也是科学理论指导应用转换的时期。英国的科学教育体系跟工程应用脱离太大。1840年前,工厂技师、工程师全是经验主义,无需科学教育理论基础。英国大学这一时期科学课程也很丰富,理论科研实力很强,但并不和工业生产直接相关。相反的是,“机械师”在工程领域尤为吃香,但是到了工业革命后期,技术壁垒增加的时候,数学物理知识就显得尤其重要了,英国工厂出现了严重的科学知识需求。

法国的科学教育更快速像实际应用转型,更快速的把工程和科学结合到一起。尤其是corps d'Etat机构的建立,把科学工程精英结合在一起,让他们发酵;这种做法首先是应用在炮兵军官体系中,在18世纪末,像所有领域推广,建立了一大批工程师、师范、社科精英学校,例如路桥学校主攻土木工程、巴黎矿大专长井巷工程、巴黎高等师范学校则为了培养老师。

值得指出的是,这些学校虽然名称非常极品,但是以通识教育为主,并不限于土木矿井,恰恰数学教育是最重要的部分。例如路桥学校,也有柯西贝克勒尔这样的数理科学家,Allais和Tirol还是诺贝尔经济奖得主。与之前的教育不同,为了改变贵族教育垄断,工程学校量才录用,考试第一标准就是数学,因为最客观

工程师学校和师范学校体系的建立最初都是为工程实际服务,数学只是一种客观的录取门槛,但是矫枉过正甚至“形而上学”了,以至Ecole Polytechnique的最早毕业生多从事政府技术官员或者学者名儒,而不是贴近工程技术应用。直道19世纪末孔拉德·斯伦贝谢和安德烈-雪铁龙等一系列实业派工程师出现以后,这种现象才得到改善。也正式因为这种矫枉过正,使得一个工程师学校在19世纪初涌现了大批数学家。

另外Ecole Normal Superieur巴黎高等师范也是教育体质改革的产物,但是在20世纪以前,其数学成果并不比其他工程师学校强出很多。虽然这所学校以数学出名,但是并不限于此,像罗曼罗兰和让保罗萨特这样的人文大师,就是其他工程师学校鲜有的;同时在数学之外的自然科学领域,对工程师学校优势更大。尤其值得注意的是,其十多位菲尔兹奖得主多是二战之后的,可以说得益于这所学校,使得法国在20世纪又回到了数学大国的位置上




  

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