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第31章 拉马努金

拉马努金(Ramanujan,1887-1920年)生于印度马德拉斯省坦焦尔地区贡伯戈纳姆附近的一个极端贫穷的家庭,是印度历史上最著名的大数学家。历史上那些王公皇族或亿万富翁的子弟,尽管有雄厚的经济条件和优越的社会地位,但他们往往难以做出成绩,很少在数学上有所作为者;反之,一些出身寒门的孩子,成长为著名科学家者却大有人在,拉马努金就是其中的杰出代表。拉马努金在家里是长子,下有两个弟弟,全家7口人只靠其父在一个小商店打工每月20卢比的微薄收入度日,全家在饥寒交迫中挣扎。拉马努金的父母都是善良忠厚的人,对子女教育十分重视。小拉马努金5岁上学,7岁人中学,10岁初中毕业时考试成绩在全地区名列首位。他不仅读书异常勤奋,而且善于独立思考,12岁时便独立证明出公式eiθ=cosθ+isinθ。

1903年拉马努金考入贡伯戈纳姆公立学院,他借到一本卡尔著的英文版《纯粹数学概论》,书中列出了6165个定理,大部分没有证明,拉马努金花了4年的时间,不仅读懂了该书的内容.而且补齐了全书定理的全部证明,还给出许多推广。在校期间,曾获得数学课奖学金,但终因文科成绩不及格而中途退学。事实上,拉马努金对那些宗教色彩很浓的经书十分反感,根本不信那些课程讲的是真理,他只对数学情有独钟。

退学后拉马努金长期找不到稳定工作,只能找些临时工干苦力维持生活。虽然经常衣食无着,但他对数学的兴趣却有增无减。他利用干活的闲暇时间研究数学,在幻方、连分数、超几何级数、素数、椭圆积分等重要艰深的方向上成果不少,记满了三个笔记本。

1909年,拉马努金与年仅9岁的女孩安马结婚,印度当时盛行童养媳的婚姻制。成家之后,必须为家人谋生。幸亏镇长艾亚尔是一位数学爱好者,拉马努金把自己的那三本数学笔记给镇长看,镇长大喜,十分欣赏这位乞丐才子,帮拉马努金找了一份工作。当时印度数学会成立不久,镇长把拉马努金介绍给数学会创始人之一拉奥,拉奥看过拉马努金的三个笔记本,如获珍宝。拉奥把数学会里一些数学家与拉马努金作比较,觉得年轻的拉马努金有过之而无不及。拉奥正义、爱才,从数学会等各处为拉马努金募捐到一些资金,鼓励拉马努金深入研究数学。

一时间,拉马努金的数学天才在印度各地流传,拉马努金对朋友说:“我不是天才,我只是爱好数学而已。”朋友看见他的肘部皮肤长了一大片厚厚的茧子,原来拉马努金买不起草稿纸,只得用白石灰块在石板上演算,写满石板后用肘把字擦去再写下面内容。他在码头上做临时工,从码头上拾得一些拆下来的包装用的废纸片,拉马努金用这些又脏又破的纸头,写出了他第一篇论文《伯努利数的一些性质》在《印度数学会杂志》上发表了。接着他又写了关于级数、无穷乘积和π的论文发表出来,成了印度颇有名气的年轻数学家。

1913年,拉马努金把自己研究出的120个定理与公式寄给英国权威的数论专家哈代(Hardy)审阅,哈代看后,惊喜不已,哈代说:“我依然满意地记得我能够立刻确认我发现了一块怎样难得的瑰宝!我想象不出有人敢说拉马努金是一个有多么伟大的数学家。”哈代及时致函拉马努金,邀请他尽早动身去剑桥大学合作进行数学研究。1914年,拉马努金来到剑桥大学著名的三一学院,成了哈代的合作者、朋友和学生。哈代认为自己一生有两件事最值得庆幸,一件是与数学家利特尔伍德在学术上长期合作,另一件就是发现并培养了印度数学国宝拉马努金。

拉马努金在剑桥获得了足够的科研津贴,在那里废寝忘食地研究了五年数学,得到了当时顶尖数论大家哈代的帮助与指导,在欧洲著名数学杂志上发表了21篇重要论文,还在《印度数学会学报》上也发表了多篇论文。由于研究成果的水准达到了当时的世界一流水平,1918年他被聘为剑桥大学三一学院研究员,当选为英国皇家学会会员,这些职位是每个数学家所渴求的最高位置,拉马努金年纪轻轻的就一块拿到了。

由于研究工作过度劳累紧张,再加上他的宗教使他素食而营养不良,1917年染患严重的肺结核,这种病当时很难治愈。

1919年,拉马努金返回印度,马德拉斯大学立即聘拉马努金为数学教授,任期5年,每年提供250英镑的丰厚津贴。可惜这时拉马努金已病人膏肓,1920年不治身亡,时年拉马努金仅仅33岁!死时他一贫如洗,他遗嘱把学校给他的科研津贴全部送穷孩子做学费,身后只遗留了一个热敷用的水袋和仅有的两张相片。但是,拉马努金给后人留下的数学遗产却是极为丰厚的。他在堆垒数论、椭圆函数、超几何级数等方面的工作都已达到现代数学的顶尖水平。他的主要成果以及4个“数学笔记本”已收入由剑桥出版社出版的《拉马努金全集》中,马德拉斯大学成立了“拉马努金数学研究院”。至今,全世界的科学家和青少年都敬仰拉马努金这位传奇式的数学家。事实上,如果我们在生活中或事业上遇到较大困难时,想想拉马努金当年的生活条件和不朽业绩是怎样获得的,就会觉得我们所面对的困难算不了什么,这正是拉马努金宝贵的精神遗产。

哈代在评论拉马努金这位在极度贫穷落后的社会环境中勉强生存,无法得到系统严格的数学教育和图书文献的奇才的成就时说:“如果拉马努金的数学成果的表述方式不那么古怪.那么不入流的话,他的这些成果会更加伟大。其实这些成果中展示的深刻的创造力是无与伦比的。如果他青少年时代就被发现并进行培养,他会成为更加伟大的数学家。”事实上,他在堆垒数论与椭圆函数论等领域的研究成果是数学史上的重要文献,他的“穷且益坚”的治学精神则是每个想在科学上干出成绩的学子们的榜样。

拉马努金的一生是对封建落后的政治制度与教育方针抗争的一生,哈代评论说:“当贡伯戈纳姆大学拒绝了他们曾拥有的一位伟大人物拉马努金时,损失是不可弥补的。这是我所知道的无能的、僵化的教育体制造成损害的最糟糕的例子之一。难以想象的不利条件一直伴随着他。一个贫穷孤寂的印度人用他的智能与两千多年来欧洲人积累起来的智慧竞争。他根本没有受过真正的教育,在印度,没有一个人能使拉马努金可以从他那里学到数学。”

在回忆拉马努金时,哈代还讲了下面的故事:“他能够通过一种几乎难以置信的方式获得数字的特性,利特尔伍德告诉我说每个自然数都是拉马努金的好朋友。我记得他病倒在帕特尼时,有一次我去看望他,我乘的出租车号码是1729,我说这个数字在我看来是相当单调,但愿它不是一个不幸的兆头。拉马努金喃喃地说:‘不,它很美好,它是一个很有意思的数,例如它是能用两种方式表示成两个正整数立方和的数中的最小自然数。我追问拉马努金是否还可以告诉我关于四次幂的相应问题的答案,他想了一会儿告诉我,他一时难以计算出这个肯定的答案,但他指出,第一个这样的自然数也会是非常之大的。”

事实上,先前欧拉已发现过635318657=1584+594=1344+1334这正是关于四次幂之和这种自然数的最小值。

哈代对拉马努金十分了解,哈代直言:“在过去50年当中,有许多比拉马努金有地位的,我想有人一定会说比拉马努金更伟大的数学家,然而,我相信没有一个人有勇气在自己熟悉的领域敢与拉马努金对抗,如果竞赛前先把这个领域的基本定义告诉拉马努金,拉马努金可以先让给世界上任何数学家15分,而最后还会是都输给拉马努金。”