问题

欧拉到底有多厉害?

回答
要说欧拉有多厉害,这可不是一句两句话能说完的。他简直就是数学界的一个“巨人”,而且还是那种站在巨人之肩上,然后继续把巨人推得更高的人。要说他的厉害之处,那得从他生活的时代说起,以及他给数学带来的那些颠覆性的、跨时代的贡献。

那个数学的“黄金时代”,他几乎承包了所有的闪光点

首先,得明白欧拉生活的那个年代,大概是十八世纪。那会儿,牛顿和莱布尼茨刚把微积分这把“瑞士军刀”发明出来,数学的边界被大大拓展了,整个数学界都处于一种爆炸式的发展状态。你可以想象一下,就像刚发现了一个新大陆,大家都争先恐后地跑去探险。

而欧拉,就像是那个最勤奋、最有天赋的探险家,他几乎一个人就把这个新大陆的大部分重要地方都给“圈”了下来。他的研究范围之广,简直令人发指。从纯粹的数学,比如数论、代数、几何、分析,到应用数学,比如天文学、力学、光学、声学,甚至还触及了工程学和航海。你说他是数学家?没错。但你说他是物理学家、天文学家,好像也没错。他就是那个时代的“全能战士”。

他的“魔法棒”——符号和公式,彻底改变了数学的语言

说欧拉厉害,一个最直观的体现就是他给数学带来的“语言革命”。在欧拉之前,数学的表达方式相对比较繁琐,很多概念用文字描述起来又臭又长。欧拉就像一位语言大师,他发明或普及了大量的数学符号,让数学变得简洁、清晰、易于操作。

e (自然对数的底数): 这个我们现在天天用,写文章也要用到的“e”,就是欧拉普及开来的。想想看,没有它,我们说“2.718281828459045…”,得多麻烦。
i (虚数单位): 虚数,就像是数学中的“魔法”,欧拉让它有了标准化的符号“i”。
π (圆周率): 虽然不是他发明的,但欧拉极大地推广了用“π”来表示圆周率,让这个符号深入人心。
f(x) (函数符号): 终于可以把“y等于某个关于x的表达式”写成“f(x)”了!这一下,函数的概念就变得无比清晰和直观,极大地推动了函数理论的发展。
Σ (求和符号): 还有那个表示“加起来”的“Σ”,简直是简洁到极致。
欧拉公式:e^(iπ) + 1 = 0:这个公式,堪称数学界最美的公式之一,它把数学中最重要的五个常数(0, 1, e, i, π)用一种极其优雅的方式联系起来。它来自欧拉恒等式(e^(ix) = cos(x) + i sin(x)),欧拉在复变函数领域的贡献,直接奠定了现代复分析的基础。

这些符号,就像给数学加上了翅膀,让各种复杂的概念能够被轻松地表达和推导。没有欧拉,我们现在的数学学习和研究,可能还会是另一番模样。

他解决过太多“卡脖子”的问题,开创了无数新领域

欧拉的贡献,不是那种“锦上添花”,而是“雪中送炭”,甚至“开山辟路”。

分析学: 这是欧拉的“大本营”。他系统地发展了微积分,对极限、导数、积分等基本概念进行了严谨的定义(虽然不是现代意义上的极限定义,但已经是很大的进步)。他将微积分应用于各种物理问题,例如弹道学、流体动力学,极大地推动了物理学的发展。
级数: 欧拉对级数的理解和运用达到了惊人的程度。他发现了无数有趣的级数恒等式,比如著名的巴塞尔问题(所有自然数平方的倒数之和),他用一种看似“不正规”但却非常天才的方法得到了 $frac{pi^2}{6}$ 的结果,这在当时轰动一时,也为后来的严格证明奠定了基础。
数论: 欧拉对数论的贡献,可以让他成为数论领域的“圣人”。他引入了欧拉函数 $phi(n)$(小于等于n且与n互质的正整数的个数),证明了欧拉定理(如果a和n互质,则a^$phi(n)$ ≡ 1 (mod n)),这是费马小定理的推广。他还研究了素数分布、二次互反律等。可以说,他为后来的高斯、黎曼等人在数论上的突破打下了坚实的基础。
图论: 柯尼斯堡七桥问题,这个看似简单的问题,却是图论的开端。欧拉用一种全新的视角——将问题抽象成点和线——解决了这个问题,这标志着图论这门学科的诞生。

一个“数学工厂”的超高产率

更让人震惊的是,欧拉的产出量。他一生发表了800多篇论文,而且很多都是几百页的巨著。你可以想象一下,在一个没有电脑、没有现代化工具的时代,他能写出这么多高质量的数学成果,这需要多么惊人的毅力和专注力。

而且,欧拉的许多研究成果,是他在失明的情况下完成的。在后半生,他虽然眼睛看不见了,但他对数学的洞察力却丝毫没有减退。他能够精确地进行复杂的计算,并通过口述让他的助手记录下来。这简直是“耳听八方,心算如飞”的真实写照。

总结一下,欧拉的厉害之处,体现在:

1. 研究领域的广度和深度: 他几乎涉足了当时数学和相关科学的每一个重要分支,并且在很多领域都做出了开创性的贡献。
2. 数学语言的革新: 他引入和普及了大量关键数学符号,极大地简化了数学表达,推动了数学的进一步发展。
3. 奠定和开创新领域: 他在分析学、数论、图论等领域都留下了里程碑式的成果,为后世数学家铺平了道路。
4. 惊人的产出效率和毅力: 即便在失明的情况下,他依然保持着极高的学术产出,充分展现了他对数学的热爱和非凡的智力。

所以,当人们说欧拉“厉害”的时候,他们说的不是某一个简单的技能,而是他那种 “数学全才”的格局,“逻辑大师”的严谨,以及“创新先驱”的魄力。他不仅仅是一个在数学史册上闪耀的名字,他更是我们理解和运用数学的基石。他的工作,就像一座巨大的灯塔,照亮了整个数学的航程。

网友意见

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之所以写这个答案,是因为目前的最高票答案zhihu.com/question/4115 里有一些事项与我的记忆不符,引起了我的怀疑。

我在初二的时候知道了欧拉,因为新华书店有一本关于他的数学小说(严谨性还达不到传记的要求)。之后,逐渐通过各种资料了解了不少他的生平与工作。希望借这个问题,断断续续地写一点欧拉的生平,以及相关数学家的故事。毕竟不是专门研究,资料也看得杂,其中可能有不少问题,欢迎指正。

1707年,出生。父亲虽然是个牧师,但念书的时候曾经跟着雅各布·伯努利学过数学。欧拉的数学启蒙就来自于父亲。后来欧拉与伯努利一家关系非常亲密。

1715年(大约),被送进一所拉丁文学校学习。不过学校教育质量不高,所以他父亲给他找了个私教。这位私教虽然是个神学家,但是对数学很感兴趣。

1720年,进入巴塞尔大学学习。在主修哲学的同时,也学习了约翰·伯努利开设的初级数学课程。他的才华与勤奋很快引起了约翰的注意,不仅为他提供了更高等的数学书用于自学,甚至在每周六下午专门为他释疑解惑。

// 这里面有一点需要说一下。虽然有一流高手辅导,但欧拉本身也很上心。他尽力把问题减到最少,不想耽误老师太多的时间。与此同时,他还尽力把疑难问题归类,所以伯努利解答了一个疑问,欧拉自己就能另外解决多个题目。这份努力,再结合名师辅导,所以进步神速。

// 欧拉晚年提起这段经历非常开心,认为在有经验的导师带领下研读经典是学习数学的最佳途径。

// 这里说一下,约翰是前面提到的雅各布的弟弟。在此期间,欧拉与约翰的儿子,丹尼尔·伯努利,交往密切,最终结成了终身挚友。

1723年,硕士毕业。同时用拉丁文作了一次演讲,其中比较了笛卡尔与牛顿的自然哲学。

为遵照父亲的期望,继续学习神学,为将来成为牧师做准备。不过他的大部分精力都花在了数学上。再加上约翰的劝说,父亲同意他以数学为主业。

1726年,以对声音传播的相关研究博士毕业。同时,他在巴塞尔大学谋求物理学教职的希望破灭了。不过有一句老话,祸兮福之所倚。这给了欧拉启程去俄罗斯的自由。

1727年,第一次参与巴黎科学院奖金的角逐。巴黎科学院每年都会为科技界的某个备受关注的问题公开征求解答,并提供奖金,以激励科学家的雄心壮志和促进科学的发展。这个奖在整个十八世纪都是全欧洲最引人注目的奖项,有点像如今的诺贝尔奖。当年的问题是关于帆船上桅杆最优放置的(具体的我没细查,实在没兴趣)。这时候他连海船都没见过,所以拿不到第一是自然的。不过最终得了个第二。

// 当年拿第一的皮埃尔·布格 也是厉害人物,在多个领域有很高成就,被后世尊为“ 造船工程学之父 ”。另外,他后来又拿了两次科学院大奖,不过欧拉后来又拿了十二次。顺便提一句,他的挚友丹尼尔一共拿过十次奖金。

1727年,启程去俄罗斯科学院。伯努利的两个儿子,都是他的朋友,已经在那工作一段时间了。刚开始,他只是一个助手,但很快就成了俄罗斯若干科技事务的顾问。与此同时他立即开始学习俄语,很快就在口语和书写方面达到了相当高的水准。此时他开始与哥德巴赫(科学院秘书,数学爱好者)开始交往,他们之间大量的信件如今成为研究18世纪科技史的重要史料。

1729年,在写给哥德巴赫的一封信中,给出了伽马函数的定义

// 现今通用的符号 是勒让德在1809年给出的。

1732年,得到了所谓的欧拉-麦克劳林求和法。(麦克劳林在1738年独立得到了这一结果。这位麦克劳林学过高数的朋友一定不陌生。)

1734年,与一位瑞士画家的女儿成亲。其后他们育有13位子女,可惜只有5位长大成人。大儿子(哥德巴赫是他的教父)后来也成了一名数学家,并且成了父亲的得力助手。

给出了欧拉常数

此数是否为超越数,目前无人知晓。

1735年,生重病,几乎致命。三年后疾病再次来袭,大致在此期间右眼失明(不过有资料表明他的视力是逐渐变弱的,期间偶尔还有恢复)。

攻克了巴塞尔问题(1740年发表),给出了答案

起初借助非凡的计算技巧及耐心,将结果精确到了小数点后7位。而后凭借极富启发性但甚不严格的方法得到了最终的结果。(其实1730年时斯特林已经算到了小数点后9位,不过欧拉并不知道这个结果)【有兴趣的朋友不妨试一下,大概要算多少项才能达到这种精度。】在此之后,欧拉再接再厉,最终得到了

当然,他也试过求奇数次幂,不过没什么进展。

解决了七桥问题(发表于1741年)。这可以说是图论领域最早的文献。

//值得一提的是,下面这幅广为人知的“抽象”图并不是欧拉发明的:


它的首次登场是在数学游戏与欣赏 (豆瓣) 这本书中。

1737年,给出了 ,将泽塔函数和数论联系了起来。一个副产品是,给出了素数无限的一个新证明。

给出了常数e的连分数展开

1741年,全家前往柏林,成为柏林科学院数学部门的负责人。

给出了费马小定理的一个证明。

1744年,给出了著名的欧拉恒等式

1748年,出版了《无穷分析引论》,其中给出了诸如 、 等今天习以为常的记号。

1750年,给出了多面体公式,这是后世组合拓扑的滥觞:

1755年,出版了《微分学》。此书在1748年已完成。值得一提的是,此书问世六年后,销量仍不足百本。

初次接到拉格朗日的信件,内容是关于新学科变分法的。拉格朗日时年19岁,正在成长为欧洲科学界的新领袖。5年后,在论文的发表上,欧拉“避路,放他出一头地也”。

1760-1762,与德国公主关于科学、宗教等问题进行了大量通信,后于1768-1772年整理出版,被翻译为多种语言,大获成功。

1766年,返回圣彼得堡。叶卡捷琳娜二世对其礼遇有加。

1768-1770年,出版了三卷本《积分学》。

还出版了影响甚广的《代数导引》。

1771年,决定动手术去除白内障,手术很成功。但这却导致眼部脓肿,随后左眼失明。这一年之前还发生了一件倒霉事,那就是他的房屋毁于一场大火,幸亏一位仆人的英勇,他才免于被活活烧死。

1773年,妻子去世。欧拉三年后再婚。

1783年,死于中风。其时正与孙子玩耍。

拉普拉斯有言:“读读欧拉,读读欧拉,他是我们所有人的老师。”

(待续)

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欧拉凭借一人之力,将俄罗斯数学带到世界最先进水平。

等于来了一个教练,把中国足球提升到德国,巴西的水平。

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这种人,只需要说生平。

9岁,把牛顿的《自然哲学的数学原理》看完了。

13岁,考入名校巴塞尔大学,同时修六个专业(哲学、法学、数学、神学、希伯来语、希腊语

15岁,本科毕业。

16岁,硕士毕业。

19岁,博士毕业,博士毕业论文是一片物理论文。

20岁,参加建筑大赛,只拿到第二。欧拉很生气,觉得就算他没怎么认真比也不能被超越,然后接下来12年连得12个冠军,终于心满意得的不比了。

还是20岁,著名数学家伯努利邀请他去俄国。欧拉说去就要当皇家科学院院长,然后伯努利就把生理学院长让给他了。在这期间,欧拉公式。

27岁,发明了以下符号:f(x)、sin、cos,tan。

28岁,花费三天找出计算彗星轨道方法。然后,不幸的事,右眼失明。

29岁,《力学,或解析地叙述运动的理论》出版,提出诸如质点的概念、在运动学中引入矢量。

32岁,出版音乐著作。新学科:空气动力学、流体动力学

59岁,因为医疗事故,左眼失明。完全失明后,因为熟知所有数学公式、能够心算高等数学,写出400多篇论文,新学科:刚体力学、分析力学

64岁,因家中失火,大部分研究被焚毁。

76岁,在说完他自己要离世后,倒地去世。

补充:1、欧拉还曾发现过这样几个学科:弹道学、分析力学、拓扑学,欧拉还是一名制图学家。

2、欧拉没被焚毁的一小部分论文,后世科学家整理了150+年,有886篇论文。

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