数学家的故事 (七)

13 Blaise Pascal(1623—1662)

在讲Pascal之前,我们先讲讲Girard Desargues(1591—1661)。Desargues的职业是设计师和工程师,住在法国里昂。他也是业余数学家,创立了射影几何。换句话说,他是射影几何之父。1639年他出版了一本关于射影几何的书。但他运气不好,那时解析几何正在流行,他的书没有引起多少人关注,他也就只好相对默默无闻了。当然他自己也有责任:书名很怪很长,书中术语也不太符合当时的规范。

射影几何是一种新型几何,里面没有度量的概念,虽然在某些方面比度量几何更有优势,却不被当时的学者接受。也就是说,射影几何也许超前了它的时代,实属生不逢时。Desargues 于1626年就认识了Descartes,两人成了好朋友。当Descartes得知Desargues的几何里不需用代数和分析时,竟然感到沮丧,感到难过。要知道,解析几何最大的成功,就在于将几何问题代数化了呀。这老兄居然跟不上潮流,唉!

Desargues在巴黎住过一段时间,结识了Mersenne神父。不用说被邀请到他的俱乐部,进了Mersenne的朋友圈。在朋友圈里他认识了Blaise Pascal,那时Pascal才十四岁。朋友圈里那些老东西对他的几何兴趣不大,他就只好讲给Pascal听。这小东西居然听懂了,Desargues总算有了知音。两年后,才十六岁的Pascal发表了一篇短文“Essai pour les coniques”,只有一页纸。篇幅很小,份量很重,估计是数学史上最有份量的一页纸了。文中提到的一个定理,就是射影几何中著名的Pascal定理,可以说是自Apollonius以来关于圆锥曲线最重要的定理了。由他那一个定理,就可导出好几百个推论。可惜他后来没有继续这方面的研究,不然他一定能将射影几何发扬光大,Desargues也就是一大门派的始祖和掌门人了。两百年后射影几何才又重新被人发现,成为几何学一个重要的分支。

顺便提一下,在以后Fermat和Descartes关于谁拥有解析几何优先权的争论中,Pascal站在Fermat这边,而Desargues站在了Descartes那边。

Pascal生于1623年6月19日,出生地是法国的Clermont。在他四岁的时候,妈妈就死了。他有一个姐姐和一个妹妹。妹妹比他小两岁,叫Jacqueline。兄妹俩都是神童,Jacqueline擅长表演和写诗。她写的诗通过朋友圈,居然传进了王宫,打动了王后,王后还时不时的邀她进宫表演。

Pascal的爸爸是Etienne Pascal,我们就叫他老Pascal吧。老Pascal是业余数学家,数学上有一个以他名字命名的曲线。他没有再婚,在Pascal七岁的时候,举家搬到了巴黎。

Pascal家的小孩都没正经上过学,老Pascal坚持自己教。Pascal小时候身体不好,做父亲的心疼孩子,怕他用脑过度,不肯让他过早接触几何。老Pascal也许是一流的教师,却不太懂儿童心理学,不知道小孩子有叛逆心理。十二岁的时候,有一天问他爸什么是几何,老Pascal给出了一个清晰的描述。原来是这么好玩的东西,他爸越不让他学,越激发起他的好奇心,偏要暗地里偷偷学。结果无师自通,他还自己发现并证明了三角形的内角之和是两个直角。老爸被他的才华折服了,十四岁时就带他一起参加Mersenne神父的数学俱乐部了。

Rouen是法国北部赛因河岸边的一个城市,1639年老Pascal成了那里的税务官。那是一个繁重的工作,为了各种税收准确无误,需要无休止的计算,核实,再计算。为了减轻他老爸的计算压力,1642年Pascal发明了一种计算器,叫Pascaline,能做加减法,那时他还不到19岁。

前面提起过,Pascal 16岁时发表了一篇论文,引起轰动。Descartes认为那不可能出自一个小毛孩之手,一定是他爸的手笔。1647年9月,Descartes在巴黎逗留的时候,登门造访过Pascal。他和Pascal聊过不少事情,其中包括气压机。那次见面彼此都不愉快,相互都不待见。Descartes觉得Pascal 在气压实验上盗用了自己的想法,宗教信仰上与自己又有分歧,加上以前的偏见,对Pascal不以为然。

再讲讲概率论吧。

1654年,巴黎有位赌徒,名叫Antoine Gombaud,也是数学爱好者。他有一个与赌博有关的问题,久思不得其解,便向Pascal请教。Pascal那时身体很糟,医生建议他少用大脑,他就去赌场放松去了。

当时流行一种赌法,叫做数点数:两赌徒轮流扔骰子,各自记下自己的总点数,总点数先达到某一数额者为赢家。Gombaud的问题是,假如赌博不得不提前终止,应该如何分配赌注?

Pascal知道,要公平解决这个问题,就必须计算,假如一直赌下去,各自为赢的概率。这在当时是一个全新的数学,于是就开始了他和Fermat的一系列通信,共同探讨如何解决。自然,两位天才凭实力各自都能独立解决,但这样加快了进程。一门新型的数学分支概率论就这样诞生啦!

这次共有八封通信,持续了几周时间,接下来的一次事故,完全改变了Pascal的人生轨迹。他乘坐的马车在桥边翻了,他幸免于难,却颇为惊恐,以为这是上帝的旨意。上帝希望他放弃数学和科学,这样他就全身心投入到宗教和哲学里去了。他有一个著名的Pascal赌注,认为理性的人应该相信上帝。人若误信了上帝,损失并不太大;相反,若不信而上帝又真的存在,人就要永远下地狱,那损失可就太大了。

后来他又短暂搞过一段数学。那是1658年,一天晚上牙疼不止,为了转移注意力,他想起了当时的一个著名问题:轮转线问题。非常奇妙,当他开始想这问题时,牙疼就突然停止了,他一阵狂喜,以为上帝又允许他继续研究数学了。于是他完美地解决了轮转线问题。

Pascal是一个悲剧:一个天才的脑袋,安在了一个错误的身体上,十八岁以后健康就越来越糟糕了。

Pascal兼数学家,物理学家,化学家,发明家,哲学家,神学家,音乐家,教育家,气象学家于一身。他的文字优美流畅,还是一个出色的作家。

假如他有一个健康的身体,假如他一门心思只研究数学,假如他不英年早逝,那会有何等辉煌的数学成就啊?

他是一个最伟大的兴许能!(He is the greatest might have been!)

1662年八月十九日Pascal 去世了,那年才三十九岁。

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