基本信息
閔可夫斯基(Hermann Minkowski,1864-1909)出生于俄國(guó)的 Alexotas (變成立陶宛的 Kaunas)。父親是一個(gè)成功的猶太商人,但是當(dāng)時(shí)的俄國(guó)政府迫害猶太人,所以當(dāng)閔可夫斯基八歲時(shí),父親就帶全家搬到普魯士的 Konigsberg (哥尼斯堡)定居,和另一位數(shù)學(xué)家希爾伯特(Hilbert)的家僅一河之隔。閔可夫斯基有兩個(gè)哥哥,他是幺弟。大哥 Max 在俄國(guó)時(shí)因?yàn)榉N族歧視,不能進(jìn)學(xué)校讀書,后來(lái)也一直沒有受正規(guī)教育,長(zhǎng)大后與他父親一起經(jīng)商,繼承父業(yè)成為一個(gè)成功的商人。二哥就是發(fā)現(xiàn)胰島素和糖尿病關(guān)聯(lián)的著名醫(yī)學(xué)家 Oscar Minkowski,人稱“胰島素之父”。閔可夫斯基本人則因數(shù)學(xué)才能出眾,早有神童之名,后來(lái)更是優(yōu)秀的數(shù)學(xué)家。他們兄弟三人都十分杰出,在Konigsberg曾經(jīng)轟動(dòng)一時(shí)。
人物生平
1873年,閔可夫斯基進(jìn)入艾爾斯塔特預(yù)科學(xué)校讀書。他思考敏捷,記憶力極佳,很快就表現(xiàn)出數(shù)學(xué)天賦。不僅如此,閔可夫斯基熟讀莎士比亞、席勒和歌德的作品,歌德的《浮士德》幾乎可以全文背誦。這和大雞慢啼的Hilbert不同。八年的預(yù)科學(xué)校課程,閔可夫斯基只花了五年半就完成學(xué)業(yè)。因此,雖然閔可夫斯基比 Hilbert 小兩歲,卻早一年畢業(yè)。當(dāng)時(shí)德國(guó)大學(xué)可以自由選擇任何大學(xué)注冊(cè)。閔可夫斯基先進(jìn)入當(dāng)?shù)氐拇髮W(xué),不久就轉(zhuǎn)到柏林大學(xué),三個(gè)學(xué)期后又回到 Konigsberg 大學(xué)。在大學(xué)期間,他曾先后受教于 Helmholtz、 Hurwitz、Lindeman 、克羅內(nèi)克爾(Kronecker)、庫(kù)謨(Kummer)、Weber、魏爾斯特拉斯(Weierstrass) 和 Kirchhoff (克希荷夫)等人。在 Konigsberg 大學(xué) ,閔可夫斯基和Hilbert 重逢,兩人志趣相投,結(jié)為終生的摯友。
1884年,年方25的數(shù)學(xué)家Hurwitz來(lái)到Konigsberg大學(xué)當(dāng)副教授,很快地便和閔可夫斯基及Hilbert建立起友誼,共同的科學(xué)愛好把他們緊密地結(jié)合在一起。每天下午五點(diǎn),都可以看見他們?nèi)嗽谔O果園里散步,討論當(dāng)前的數(shù)學(xué)問(wèn)題,時(shí)而低頭苦思、時(shí)而滔滔不絕,時(shí)而爭(zhēng)辯,時(shí)而會(huì)心地哈哈大笑,旁人看來(lái)真是一群數(shù)學(xué)瘋子。然而,這些討論對(duì)他們各自的數(shù)學(xué)工作產(chǎn)生重要的影響。Hilbert 后來(lái)寫道:在無(wú)數(shù)次的散步中,我們?nèi)颂骄苛藬?shù)學(xué)科學(xué)的每一個(gè)角落。Hurwitz學(xué)識(shí)淵博,他總是我們的帶路人。大學(xué)期間,Minkowski就曾因出色的數(shù)學(xué)工作而獲獎(jiǎng)。
1881年,法國(guó)科學(xué)發(fā)出通告,懸賞求解一個(gè)數(shù)學(xué)難題:試證任何一個(gè)正整數(shù)都可以表成五平方數(shù)的和。年僅十七歲的閔可夫斯基所做出的結(jié)果大大超過(guò)了原問(wèn)題,然截稿日期已近,根據(jù)比賽規(guī)則需譯為法文,但閔可夫斯基已經(jīng)來(lái)不及,事已至此,他還是決定投稿一試。翌年,大獎(jiǎng)揭曉,由十八歲的閔可夫斯基和英國(guó)著名數(shù)學(xué)家 Henry Smith 共同獲獎(jiǎng)。閔可夫斯基再次轟動(dòng)Konigsberg。1885年夏,閔可夫斯基在 Konigsberg 大學(xué)取得博士學(xué)位。服過(guò)短暫的兵役后,1886 年被聘為 Bonn大學(xué)講師。1891年柏林大學(xué)的數(shù)學(xué)教授 Kronecker 去世,引起德國(guó)各大學(xué)教授、副教授的變動(dòng)。 Konigsberg 大學(xué)副教授 Hurwitz 調(diào)到蘇黎世大學(xué)擔(dān)任數(shù)學(xué)教授, Hilbert 則接任他的位置,閔可夫斯基則升為 Bonn 大學(xué)副教授。1895年,Hilbert 被 Klein 網(wǎng)羅到哥廷根大學(xué),閔可夫斯基就接任他在 Konigsberg 大學(xué)的教授職位。
1896年,閔可夫斯基轉(zhuǎn)到蘇黎世大學(xué)和 Hurwitz 共事。愛因斯坦曾是他的學(xué)生。1902年,閔可夫斯基也被 Klein 網(wǎng)羅,加入哥廷根大學(xué)的數(shù)學(xué)大師之林,一直到他過(guò)世為止。閔可夫斯基在1897年結(jié)婚,他的妻子 Auguste Adler 是 Konigsberg 附近一位皮革廠廠長(zhǎng)的女兒。他們有兩女兒。1909年1月10日,閔可夫斯基在正達(dá)創(chuàng)作力高峰時(shí),突患急性闌尾炎,搶救無(wú)效,不幸于1月12日去世,年僅45歲。生前摯友 Hilbert 替他整理遺作,1911年出版《閔可夫斯基全集》 (Gesammelte Abhandlungen von Hermann Minkowski)。
研究領(lǐng)域
閔可夫斯基的主要工作在數(shù)論、代數(shù)和數(shù)學(xué)物理上。在數(shù)論上,他對(duì)二次型進(jìn)行了重要的研究。在1881年法國(guó)大獎(jiǎng)中,Minkowski深入鉆研了高斯(Gauss)、狄利克雷(Dirichlet) 等人的論著。因?yàn)镚auss曾在研究把一個(gè)整數(shù)分解為三個(gè)平方數(shù)之和時(shí)用了二元二次型的性質(zhì),Minkowski由前人的工作中認(rèn)識(shí)到把一個(gè)整數(shù)分解為五個(gè)平方數(shù)之和的方法與四元二次型有關(guān)。由此,他深入研究了n元二次型,建立了完整的理論體系。這樣一來(lái),原題就很容易從更一般的理論中得出,Minkowski交給法國(guó)科學(xué)院的論文長(zhǎng)達(dá)140頁(yè),遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了原題的范圍。
Minkowski 此后仍繼續(xù)研究n元二次型的理論。他透過(guò)三個(gè)不變量刻畫了有理系數(shù)二次型有理系數(shù)線性變換下的等價(jià)性,完成了實(shí)系數(shù)正定二次型的約化理論(1905),現(xiàn)稱“Minkowski約化理論”。當(dāng)Minkowski用幾何方法研究n元二次型的約化問(wèn)題時(shí),獲得了十分精彩而清晰的結(jié)果。他把用這種方法建立起來(lái)的關(guān)于數(shù)的理論為“數(shù)的幾何”, 其中包括著名的閔克夫斯基原理。由這里又引導(dǎo)出他在“凸體幾何”方面的研究,這項(xiàng)研究的副產(chǎn)品就是著名的Minkowski不等式:{Σ(ak + bk)r}1/r ≦ {Σakr}1/r + {Σbkr}1/r。
數(shù)學(xué)物理研究
Minkowski早年就對(duì)數(shù)學(xué)物理有興趣,在Bonn大學(xué)任職時(shí),他就曾協(xié)助物理學(xué)家赫茲(Hertz)研究電磁波的理論。1905年以后,他幾乎把所有的精力都放在電動(dòng)力學(xué)上。1907年,Minkowski體悟到可以用非歐空間的想法來(lái)理解洛侖茲(Lorentz)和Einstein 的工作,他認(rèn)為過(guò)去一直被認(rèn)定是獨(dú)立的時(shí)間和空間的概念可以被結(jié)合在一個(gè)四維的時(shí)空結(jié)講中:ds2 = -c2dt2 + dx2 + dy2 + dz2 這種結(jié)構(gòu)后來(lái)被稱為"Minkowski's World"。據(jù)此,同一現(xiàn)象的不同描述能用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)方式表出。這些工作為廣義相對(duì)論提供了骨架。諾貝爾物理獎(jiǎng)得主馬克斯·玻恩(M. Born) 曾說(shuō),他在Minkowski的數(shù)學(xué)工作找到了“相對(duì)論的整個(gè)武器庫(kù)”。Minkowski 在這方面的著述主要有1907年的 Raum und Zeit 和1909年的 Zwei Abhandlungen uer die Grundgleichungen der Elektrodynamik。
主要貢獻(xiàn)
閔可夫斯基工作的主要領(lǐng)域在數(shù)論、代數(shù)和數(shù)學(xué)物理方面。在數(shù)論領(lǐng)域,他對(duì)二次型進(jìn)行了重要的研究。在1881年法國(guó)科學(xué)院懸賞的大獎(jiǎng)中,閔可夫斯基鉆研了高斯、狄利克雷等人的論著,深入研究了n元二次型,建立了完整的理論體系。此后,閔可夫斯基繼續(xù)研究,于1905年建立了實(shí)系數(shù)正定二次型的約化理論,被稱為“閔可夫斯基約化理論”。
在數(shù)學(xué)物理方面,閔可夫斯基在波恩大學(xué)任職時(shí),曾協(xié)助著名物理學(xué)家赫茲研究電磁波的理論。1905年以后,閔可夫斯基將幾乎所有精力放在電動(dòng)力學(xué)上。1907年,閔可夫斯基認(rèn)識(shí)到可以用非歐空間來(lái)描述洛侖茲和愛因斯坦的工作,將過(guò)去被認(rèn)為是獨(dú)立的時(shí)間和空間結(jié)合到一個(gè)四維的時(shí)空結(jié)構(gòu)中,即閔可夫斯基時(shí)空。閔可夫斯基時(shí)空為廣義相對(duì)論的建立提供了框架。
為紀(jì)念這位數(shù)學(xué)家,第12493號(hào)小行星以他的名字“閔可夫斯基”命名。