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数学家亨利·庞加莱

亨利·庞加莱(Jules Henri Poincaré)是法国数学家,1854年4月29日生于南锡,1912年7月17日卒于巴黎。庞加莱的研究涉及数论、代数学、几何学、拓扑学等许多领域。他被公认是19世纪后四分之一和二十世纪初的领袖数学家,是对于数学和它的应用具有全面知识的最后一个人。

研究方向

庞加莱的研究涉及数论、代数学、几何学、拓扑学等许多领域,最重要的工作是在分析学方面。他早期的主要工作是创立自守函数理论(1878)。他引进了富克斯群和克莱因群,构造了更一般的基本域。他利用后来以他的名字命名的级数构造了自守函数,并发现这种函数作为代数函数的单值化函数的效用。 1883年,庞加莱提出了一般的单值化定理(1907年,他和克贝相互独立地给出完全的证明)。同年,他进而研究一般解析函数论,研究了整函数的亏格及其与泰勒展开的系数或函数绝对值的增长率之间的关系,它同皮卡定理构成后来的整函数及亚纯函数理论发展的基础。他又是多复变函数论的先驱者之一。 庞加莱为了研究行星轨道和卫星轨道的稳定性问题,在1881~1886年发表的四篇关于微分方程所确定的积分曲线的论文中,创立了微分方程的定性理论。他研究了微分方程的解在四种类型的奇点(焦点、鞍点、结点、中心)附近的性态。他提出根据解对极限环(他求出的一种特殊的封闭曲线)的关系,可以判定解的稳定性。 1885年,瑞典国王奥斯卡二世设立“n体问题”奖,引起庞加莱研究天体力学问题的兴趣。他以关于当三体中的两个的质量比另一个小得多时的三体问题的周期解的论文获奖,还证明了这种限制性三体问题的周期解的数目同连续统的势一样大。这以后,他又进行了大量天体力学研究,引进了渐进展开的方法,得出严格的天体力学计算技术。 庞加莱还开创了动力系统理论,1895年证明了“庞加莱回归定理”。他在天体力学方面的另一重要结果是,在引力作用下,转动流体的形状除了已知的旋转椭球体、不等轴椭球体和环状体外,还有三种庞加莱梨形体存在。 庞加莱对数学物理和偏微分方程也有贡献。他用括去法证明了狄利克雷问题解的存在性,这一方法后来促使位势论有新发展。他还研究拉普拉斯算子的特征值问题,给出了特征值和特征函数存在性的严格证明。他在积分方程中引进复参数方法,促进了弗雷德霍姆理论的发展。 庞加莱对现代数学最重要的影响是创立组合拓扑学。1892年他发表了第一篇论文,1895~1904年,他在六篇论文中建立了组合拓扑学。他还引进贝蒂数、挠系数和基本群等重要概念,创造流形的三角剖分、单纯复合形、重心重分、对偶复合形、复合形的关联系数矩阵等工具,借助它们推广欧拉多面体定理成为欧拉—庞加莱公式,并证明流形的同调对偶定理。 庞加莱的思想预示了德·拉姆定理和霍奇理论。他还提出庞加莱猜想,在“庞加莱的最后定理”中,他把限制性三体问题的周期解的存在问题,归结为满足某种条件的平面连续变换不动点的存在问题。 庞加莱在数论和代数学方面的工作不多,但很有影响。他的《有理数域上的代数几何学》一书开创了丢番图方程的有理解的研究。他定义了曲线的秩数,成为丢番图几何的重要研究对象。他在代数学中引进群代数并证明其分解定理。第一次引进代数中的左理想和右理想的概念。证明了李代数第三基本定理及坎贝尔—豪斯多夫公式。还引进李代数的包络代数,并对其基加以描述,证明了庞加莱—伯克霍夫—维特定理。 庞加莱对经典物理学有深入而广泛的研究,对狭义相对论的创立有贡献。他从1899年开始研究电子理论,首先认识到洛伦茨变换构成群。 庞加莱的哲学著作《科学与假设》、《科学的价值》、《科学与方法》也有着重大的影响。他是约定主义的代表人物,认为科学公理是方便的定义或约定,可以在一切可能的约定中进行选择,但需以实验事实为依据,避开一切矛盾。在数学上,他不同意罗素、希尔伯特的观点,反对无穷集合的概念,赞成潜在的无穷,认为数学最基本的直观概念是自然数,反对把自然数归结为集合论。这使他成为直觉主义的先驱者之一。 1905年,匈牙利科学院颁发一项奖金为l0000金克朗的鲍尔约奖。这个奖是要奖给在过去25年为数学发展作出过最大贡献的数学家。由于庞加莱从1879年就开始从事数学研究,并在数学的几乎整个领域都作出了杰出贡献,因而此项奖又非他莫属。

评价

阿达马这位曾在函数论、数论、微分方程、泛函分析、微分几何、集合论、数学基础等领域作出过杰出贡献的法国数学家认为,庞加莱“整个地改变了数学科学的状况,在一切方向上打开了新的道路。” 庞加莱逝世80年来的历史告诉我们,罗素、西尔维斯特、阿达马等的论断是多么正确!庞加莱一生发表的科学论文约500篇、科学著作约30部,几乎涉及到数学的所有领域以及理论物理、天体物理等的许多重要领域。

开创了动力系统理论,多复变函数论的先驱之一的是哪一科学家

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开创了动力系统理论,多复变函数论的先驱之一的科学家是亨利·庞加莱(Jules Henri Poincaré),他是法国数学家、天体力学家、数学物理学家、科学哲学家,1854年4月29日生于法国南锡,1912年7月17日卒于巴黎。庞加莱的研究涉及数论、代数学、几何学、拓扑学、天体力学、数学物理、多复变函数论、科学哲学等许多领域。他被公认是19世纪后四分之一和二十世纪初的领袖数学家,是对于数学和它的应用具有全面知识的最后一个人。庞加莱在数学方面的杰出工作对20世纪和当今的数学造成极其深远的影响,他在天体力学方面的研究是牛顿之后的一座里程碑,他因为对电子理论的研究被公认为相对论的理论先驱。

【研究方向】

庞加莱的研究涉及数论、代数学、几何学、拓扑学等许多领域,最重要的工作是在函数论方面。他早期的主要工作是创立自守函数理论(1878)。他引进了富克斯群和克莱因群,构造了更一般的基本域。他利用后来以他的名字命名的级数构造了自守函数,并发现这种函数作为代数函数的单值化函数的效用。

1883年,庞加莱提出了一般的单值化定理(1907年,他和克贝相互独立地给出完全的证明)。同年,他进而研究一般解析函数论,研究了整函数的亏格及其与泰勒展开的系数或函数绝对值的增长率之间的关系,它同皮卡定理构成后来的整函数及亚纯函数理论发展的基础。他又是多复变函数论的先驱者之一。

庞加莱为了研究行星轨道和卫星轨道的稳定性问题,在1881~1886年发表的四篇关于微分方程所确定的积分曲线的论文中,创立了微分方程的定性理论。他研究了微分方程的解在四种类型的奇点(焦点、鞍点、结点、中心)附近的性态。他提出根据解对极限环(他求出的一种特殊的封闭曲线)的关系,可以判定解的稳定性。

1885年,瑞典国王奥斯卡二世设立“n体问题”奖,引起庞加莱研究天体力学问题的兴趣。他以关于当三体中的两个的质量比另一个小得多时的三体问题的周期解的论文获奖,还证明了这种限制性三体问题的周期解的数目同连续统的势一样大。这以后,他又进行了大量天体力学研究,引进了渐进展开的方法,得出严格的天体力学计算技术。庞加莱这一工作究竟给N体问题的解决以及动力系统的研究带来巨大而无比深刻的影响:第一,庞加莱证明了对于N体问题在N大于二时,不存在统一的第一积分(uniform first integral)。也就是说即使是一般的三体问题,也不可能通过发现各种不变量最终降低问题的自由度, 把问题化简成更简单可以解出来的问题,这打破了当时很多人希望找到三体问题一般的显式解的幻想。在一百年后学习微分方程课的人大多在第二个星期就从老师那里知道绝大多数微分方程是没法找到定量的解的,但一般都能从定性理论中了解更多解的性质,甚至可以通过计算机“看到”解的形状行为。而在庞加莱的年代,大多数数学家更热衷于用代数或幂函数方法找到解,使用定性方法和几何方法来讨论微分方程就是起源于庞加莱对于N体问题的研究,这彻底改变人们研究微分方程的基本想法。第二,为了研究N体问题,庞加莱发明了许多全新的数学工具。例如他完整地提出了不变积分(invariant integrals) 的概念,并且使用它证明了著名的回归定理(recurrence theorem)。另一个例子是他为了研究周期解的行为,引进了第一回归映象(first return map)的概念,在后来的动力系统理论中被称为庞加莱映象。还有象特征指数(characteristic expontents),解对参数的连续依赖性(continuous dependence of solutions with respect to parameters)等等。所有这些都成为了现代微分方程和动力系统理论中的基本概念。第三,庞加莱通过研究所谓的渐近解(asymptotic solutions),同宿轨道 (homoclinic orbits) 和异宿轨道(hetroclinic orbits),发现即使在简单的三体问题中,在这样的同宿轨道或者异宿轨道附近,方程的解的状况会非常复杂,以至于对于给定的初始条件,几乎是没有办法预测当时间趋于无穷时,这个轨道的最终命运。事实上半个世纪后,后来的数学家们发现这种现象在一般动力系统中是常见的,他们把它叫做稳定流形(stable manifold)和不稳定流形(unstable manifold)正态相交(intersects transversally)所引起的同宿纠缠(homoclinic tangle),而这种对于轨道的长时间行为的不确定性,数学家和物理学家称之为混沌(chaos)。庞加莱的发现可以说是混沌理论的开创者。

庞加莱还开创了动力系统理论,1895年证明了“庞加莱回归定理”。他在天体力学方面的另一重要结果是,在引力作用下,转动流体的形状除了已知的旋转椭球体、不等轴椭球体和环状体外,还有三种庞加莱梨形体存在。

庞加莱对数学物理和偏微分方程也有贡献。他用括去法(sweepingout)证明了狄利克雷问题解的存在性,这一方法后来促使位势论有新发展。他还研究拉普拉斯算子的特征值问题,给出了特征值和特征函数存在性的严格证明。他在积分方程中引进复参数方法,促进了弗雷德霍姆理论的发展。

庞加莱对现代数学最重要的影响是创立组合拓扑学。1892年他发表了第一篇论文,1895~1904年,他在六篇论文中建立了组合拓扑学。他还引进贝蒂数、挠系数和基本群等重要概念,创造流形的三角剖分、单纯复合形、重心重分、对偶复合形、复合形的关联系数矩阵等工具,借助它们推广欧拉多面体定理成为欧拉—庞加莱公式,并证明流形的同调对偶定理。

庞加莱的思想预示了德·拉姆定理和霍奇理论。他还提出庞加莱猜想,在“庞加莱的最后定理”中,他把限制性三体问题的周期解的存在问题,归结为满足某种条件的平面连续变换不动点的存在问题。

庞加莱在数论和代数学方面的工作不多,但很有影响。他的《有理数域上的代数几何学》一书开创了丢番图方程的有理解的研究。他定义了曲线的秩数,成为丢番图几何的重要研究对象。他在代数学中引进群代数并证明其分解定理。第一次引进代数中的左理想和右理想的概念。证明了李代数第三基本定理及坎贝尔—豪斯多夫公式。还引进李代数的包络代数,并对其基加以描述,证明了庞加莱—伯克霍夫—维特定理。

庞加莱对经典物理学有深入而广泛的研究,对狭义相对论的创立有贡献。早于爱因斯坦,庞加莱在1897年发表了一篇文章“The Relativity of Space”〈空间的相对性〉,其中已有狭义相对论的影子。1898年,庞加莱又发表《时间的测量》一文,提出了光速不变性假设。1902年,庞加莱阐明了相对性原理。1904年,庞加莱将洛伦兹给出的两个惯性参照系之间的坐标变换关系命名为‘洛伦兹变换’。再后来,1905年6月,庞加莱先于爱因斯坦发表了相关论文:《论电子动力学》。[2] 他从1899年开始研究电子理论,首先认识到洛伦茨变换构成群(1904年),第二年爱因斯坦在创立狭义相对论的论文中也得出相同结果。

庞加莱的哲学著作《科学与假设》、《科学的价值》、《科学与方法》也有着重大的影响。他是约定主义哲学的代表人物,认为科学公理是方便的定义或约定,可以在一切可能的约定中进行选择,但需以实验事实为依据,避开一切矛盾。在数学上,他不同意罗素、希尔伯特的观点,反对无穷集合的概念,赞成潜在的无穷,认为数学最基本的直观概念是自然数,反对把自然数归结为集合论。这使他成为直觉主义的先驱者之一。

1905年,匈牙利科学院颁发一项奖金为10000金克朗的鲍尔约奖。这个奖是要奖给在过去25年为数学发展做出过最大贡献的数学家。由于庞加莱从1879年就开始从事数学研究,并在数学的几乎整个领域都做出了杰出贡献,因而此项奖又非他莫属。

【参考】

基西莉亚·扎比的人物设定

是动画机动战士高达当中登场的吉恩公国突击机动军总司令,阶级为少将。为德金·扎比之长女。UC0055年生,24岁(但是剧中被28岁的德兹鲁称为“大姊”所以年龄设定上有疑问,部份设定有德兹鲁为偏房所生,故虽年龄较大但仍向正室的子女称小之说)。她与大哥基连在政治上,与二弟德兹鲁在军事上站在对立的立场。旗舰为格瓦金级战舰“格瓦金”号或“格瓦利普”号。

基西莉亚在外总是戴着面罩的理由有好几种说法。官方设定是说这是防止宇宙辐射的面罩,小说或漫画版(ORIGIN)当中也有“讨厌血的气味”以及“因为吉恩戴肯暗杀事件所受的刺激所以决心不想当个女人”等说法。

基西莉亚的性格冷漠而富有政治的手腕与洞察力。虽然她决心要独立保有自己的军事跟政治管道,但是对年长十岁的大哥基连采取正攻法显然不智。因此她对于MS以及新人类等突破传统的事物投注了比较多的注意力。于UC0078年间(当时军阶为大佐)力挺MS作战有利的论点,与重视宇宙舰队的德兹鲁产生对立,甚至闹到两人都扬言脱离军队。结果在基连的调停下,公国军被分为德兹鲁指挥的“宇宙攻击军”与以基西莉亚创设的MS教导机动大队为基础的“突击机动军”。另外,在一年战争当中关于战略海洋谍报部队的总部加州海军基地如何处理的问题也与德兹鲁对立,最后是她将原本属于她管辖的多洛斯级大型航空母舰转移给德兹鲁以交换德兹鲁的让步。

基西莉亚以月球背面的格拉那达基地为据点,徐徐扩张自己的势力,在动画中基西莉亚的组织尤其以无孔不入的情报网闻名,甚至还成功策反(一说是布建)联邦参与敖德萨作战的一名高级将官。在四弟卡尔马战死后,德兹鲁处罚当时与卡尔马同行但没有保护好他的夏亚·阿兹纳布尔(事实上卡尔马就是夏亚自己害死的,不过当时没人知情),而基西莉亚就趁此机会将夏亚拉到突击机动军所属的疯狂渔人队(大西洋潜水舰队),另外也派遣心腹马·克贝大佐担任中亚(敖德萨)矿山基地司令官以求掌握地球资源。另外她也设立了第一个新人类研究所:佛勒纳冈机构。不过这应该也是政治手段之一,至少夏亚是如此认为的。

基西莉亚与夏亚在孩童时代曾经是玩伴,而在与夏亚见面时就认出了他的真实身份(卡斯帕尔),并且告诉夏亚,她并不打算对外人揭穿。似乎是借此希望赢得夏亚的忠心;但在漫画版(安彦良和的“The Origin”)当中,基西莉亚在卡斯帕尔幼年时曾经一度企图挟持他未遂,被这名早熟的小童所震慑而建议大哥基连杀掉凯斯帕尔以免将来成为心腹大患但未被接受。在一年战争的最后,得知父亲是被基连所害之后(漫画版则是基西莉亚将父亲与联邦和谈的意图故意透露给基连,诱使基连杀死父亲以取得除掉基连的大义名分),于UC0079年12月31日在阿·巴瓦空要塞司令室射杀基连,并且宣布接掌指挥权。结果这段时间的指挥系统混乱反而给了联邦可趁之机逆转战局。当状况渐趋不利之际她将指挥任务交代给副官特瓦宁将军并搭乘桑吉巴尔级机动巡洋舰出港时,遭夏亚攻击舰桥而死,当时她对于自己的亲信居然会背叛他显得非常的讶异。

在联邦侧的一年战争历史上,将基西莉亚的死亡视为吉恩公国的崩坏。

高达无双3マ・クベ是谁

马·克贝,与夏亚同属基西莉亚的宇宙机动军,是基西莉亚的红人,负责敖德萨战役,因为夏亚在基西莉亚面前红过了自己而产生嫉妒,爱机是和骑士一样威风凛凛的强人,被阿姆罗驾驶的高达击破而死亡,爱物是基西莉亚赠予他的白瓷瓶。

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