第一卷 輝煌的數學世紀 第5章 高等代數的開創性進程
19世紀數學的另一偉大成就,是高等代數的開創性進展。
代數學的主要內容之一是求解代數方程和代數方程組。
早在古代數學的發展中,數學家們就發現了一次、二次、三次、四次代數方程的根式求解法。後來數學家們開始向五次和五次以上的高次代數方程進軍,力圖用同樣的方法求解高次代數方程。在這個過程中,開創了一個新的數學分支--群論。
在對高次方程的根式求解中,做出傑出貢獻的是兩位不到30歲的年輕數學家阿貝爾和伽羅華。
阿貝爾是挪威人,於1802年8月5日出生在克裏斯卡尼亞附近的一個貧苦鄉村牧師的家庭裏,幼年喪父。由於家裏生活非常困難,使阿貝爾不能按部就班地求學深造。
阿貝爾自幼聰明好學,數學成績出眾,因家境貧寒,常常依靠周圍的人和親友的幫助,使他在求學時期就結交了許多朋友。
從中學時代起,阿貝爾對數學更感興趣,這和學校的數學教師霍倫波很有關係。霍倫波有較高的數學知識,對班級的數學尖子阿貝爾非常喜歡,注意培養他的數學才能,發掘他的數學天賦,借給他數學家的名著。
從此,阿貝爾一頭紮進數學家的著作裏,刻苦攻讀,成了"數學迷"。
中學還沒有畢業,阿貝爾就向當時公認的數學難題,關於五次方程的代數解法展開了進攻。
我們知道一元一次方程的求根公式,也了解一元二次方程的兩個根的求根公式。
比如在二次方程ax2+bx+c=0,其中x是未知數,a,b,C都是
凡是給出這樣一個公式的,就把方程稱為"可以代數求解",凡是給不出這樣一個公式的,就把方程稱為"不可以代數求解"。
二次方程的代數解法,很早就解決了。三次、四次方程的代數解法,已在16世紀由意大利數學家塔塔裏亞和費拉利等人解決了。
數學家的目光自然地轉移到五次方程或更高次方程的求根公式上。在17世紀和18世紀,幾乎所有數學家都研究過這個問題,但都沒有成功。著名數學家歐拉和拉格朗日也研究過這個問題,拉格朗日說,這個問題好像是在向人類的智慧挑戰。
既然許多人的嚐試都失敗了,是否像歐氏幾何中的第5公設不可證明一樣,根本不存在四次以上高次方程的代數解法呢?但是,這也需要數學證明。
1801年,高斯在他的《算術研究》一書中指出,某些高次代數方程能夠用根式法求解。但是,他沒有進行嚴格的證明。
阿貝爾在中學就向這個難題進軍,充分發現了他初生牛犢不怕虎的闖勁,以及青年人那敢想敢幹的蓬勃朝氣。當然,他的努力失敗了,畢竟他還太小,掌握的數學知識太少,單憑朝氣和闖勁是解決不了問題的。
1820年,阿貝爾在親友的幫助和支持下,考入大學。當時,這所大學沒有數學係,而阿貝爾的特長在數學方麵,於是他在完成學校規定的課程外。把全部時間和精力用於研究數學。
在大學期間,阿貝爾繼續研究五次方程的求解問題。怎樣用加、減、乘、除和開方的代數運算,來求出五次方程的解呢?他冥思苦想,反複運算,希望有朝一日能解決這個難題。
阿貝爾善於學習前人的經驗,特別對一些數學大師的著作深有研究。歐拉、拉格朗日、柯西、高斯等人的著作和文章,都對阿貝爾很有啟發。