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Fermat, Pierre de [费马]介绍
国家:法国
性别:男
费玛(1601年8月20日~1665年1月12日)出生於一个皮革商的家庭,位在法国的 Toulouse 附近。他在 Toulouse 大学读法律,毕业后的正业是律师、宫庭顾问,并且在1631年成为 Toulouse 地区的议员。
在忙碌的正业之外,数学是他的业餘嗜好。他利用空閒的时间研究数学,并且将所得的结果,寄给朋友,互相讨论,或保留著没有发表。他的稿件,在他死后由其儿子在1679年出版,这就是我们所知道的费玛的著作《Varia Opera》。
西方世界经歷十五、十六世纪文艺復兴的蕴酿,在十七世纪初,正是各门学问突破之际。尤其是处在微积分要诞生,科学革命要发生的前夕,费玛在许多学问分支都扮演著开路先锋的关键性角色,他的主要贡献领域有:解析几何、微积分、机率论、光学以及数论。
解析几何:
费玛与笛卡儿 (Descartes) 两个人独立地发明解析几何,但是方向正好相反。费玛是由方程式出发,走向图形。他说:「当我们发现两个未知量的一个方程式,就可以探求它的图形,这不外是一条直线或曲线。」解析几何为往后微积分的诞生奠下良好的基础。
微积分:
费玛由求极值问题切入,不知不觉走到了微分法的门口。牛顿读到费玛的作品,如触电一般,从中提炼出真正的微分法。费玛也利用动态穷尽法求得许多积分,例如:
机率论:
有两个赌徒赌博,但赌到半途,有事必须终止赌局,但不知要如何才是公平地瓜分赌金。於是有人就去请教费玛,在1654年费玛和巴斯卡 (Pascal) 通信讨论,解决了这个问题,这就是著名的瓜分赌金问题。有些数学史家就把1654这一年与这件事,当作是机率论的起源。
光学:
费玛研究光学的折射现象,提出最短时间原理,由此推导出折射定律。这可以看作是变分学之始,后来一路发展到古典力学的 Hamilton 最小作用量原理,将力学统合在单一原理之下,美丽已极!
数论:
费玛最辉煌的成就在於数论。最重要的三个定理如下:
费玛的两平方和定理:
任何形如 4n+1 的质数都可以唯一表成两个平方数之和。
费玛小定理:
设 p 为一个质数并且 a 为一个整数。若 p 不可整除 a,则
费玛最后定理:
设 n 为大於 2 之整数,则方程式 xn + yn = zn 没有正整数解。
对於这个最后定理,费玛在他的书页中写道(约1637年):
我发现了一个美妙的证明,但由於空白太小,而没有写下来。
就这样一句话,让后来的数学家忙碌了357年,也犯过许多错误,终於在1994年由 A. Wiles 提出正确的证明,终结了「这隻会生金蛋的天鹅」。(Hilbert之语)
由於费玛对数学的重大贡献,后人尊称他为「业餘数学家之王」,数学史家 E.T. Bell 称讚他为「大师中的大师」(A master of masters),简直比数学家还要数学家!Toulouse 的市政厅还立有费玛与繆思女神 (Muse) 并坐在一起的铜像