尼尔斯·亨里克·阿贝尔肖像

1829年4月6日,挪威南部的Froland,一个偏远的铁矿区村庄。冰雪覆盖的森林深处,一座简朴的房子里,26岁的尼尔斯·亨里克·阿贝尔躺在未婚妻克里斯汀·凯姆普的怀抱中,呼吸着生命中最后的几口空气。他的肺部已经被肺结核吞噬殆尽,他的身体被三年的贫穷与疾病折磨得只剩下皮包骨头。但他直到最后一刻,手边还放着一叠数学手稿——那是他倾注了灵魂的作品,是他试图用来向世界证明自己存在的唯一武器。

两天后,一封来自柏林的信件终于抵达了Froland。信的寄送人是奥古斯特·利奥波德·克雷尔,他在信中告诉阿贝尔一个迟到的好消息:柏林大学已经决定聘请他担任数学教授。这是阿贝尔一生中唯一一次获得正式学术职位的机会,是他梦寐以求的稳定收入,是他终于能够与克里斯汀结婚的经济基础。但信件在挪威的冰雪路上跋涉了太长时间,当它终于抵达目的地时,收信人已经永远无法启封。

阿贝尔的手稿

这就是尼尔斯·亨里克·阿贝尔的故事——一个关于天才如何被贫穷谋杀、关于真理如何被时间证明、关于一个灵魂如何在数学的绝对纯净中燃烧殆尽的终极悲剧。他的一生只有26年,其中真正从事数学研究的时间不过六七年,但他在这短暂的时间里所创造的思想,却足以让数学界忙碌五百年。法国数学家查尔斯·埃尔米特后来这样评价他:“阿贝尔留给数学家们足够多的工作,够他们忙上500年。“另一位法国数学家阿德里安-玛丽·勒让德则惊叹道:“这个年轻的挪威人有一个多么聪明的脑袋啊!”

然而,当这些赞美终于响起时,阿贝尔已经无法听到了。他死时贫穷、默默无闻、满怀遗憾。他的最重要手稿被法国科学院遗忘在抽屉里,他的五次方程证明被高斯不屑一顾地扔进废纸堆,他的椭圆函数理论在生前只获得寥寥数人的认可。他的一生,是一场与命运的漫长对话,而命运最终的判决是:真理终将胜利,但见证者未必能活着看到那一天。

雪原上的神童

Gjerstad教堂

1802年8月5日,尼尔斯·亨里克·阿贝尔出生在挪威西南部的一个偏远教区。他是家中六个孩子中的第二个,父亲索伦·格奥尔格·阿贝尔是路德宗的一位牧师,母亲安妮·玛丽·西蒙森是一位富商的女儿。阿贝尔家族的历史可以追溯到17世纪,当时他们的祖先从德意志的石勒苏益格地区移民到挪威,在这片北方的土地上扎下了根。

阿贝尔出生的那个夏天,他的父母正在内斯特兰德教区做客。根据当地的传统说法,阿贝尔是一个早产儿,出生时身体极其虚弱。他的父亲不得不亲自为他施洗,并在教区的登记簿上写下这样一段文字:“1802年9月6日,在芬讷伊教堂为牧师索伦·格·阿贝尔和安妮·玛丽·西蒙森的孩子尼尔斯·亨里克施洗,他出生于8月5日。“为了挽救这个脆弱的生命,当地人用红酒为新生儿洗澡,并用棉花将他包裹起来——这是那个时代对早产儿的传统护理方法。

阿贝尔两岁时,他的祖父去世,父亲继承了家族在Gjerstad的牧师职位。Gjerstad是挪威东南部一个靠近里瑟尔的小镇,四周环绕着茂密的森林和冰冷的峡湾。阿贝尔的童年就是在这片荒凉的北欧风景中度过的。他的父亲是一个受过良好教育的知识分子,曾在哥本哈根大学学习神学和哲学,对数学和科学也保持着浓厚的兴趣。他亲自教育自己的孩子们,为他们手写教材和练习本。在一本数学练习本上,年幼的阿贝尔曾经写下了一个令人发笑的错误:“1+0=0”——这个错误后来被历史学家保存下来,成为这位伟大数学家童年时代的一个有趣注脚。

然而,阿贝尔的家庭生活并非完全幸福。他的母亲安妮·玛丽在年轻时曾经享受过相对富裕的生活,但在嫁给阿贝尔的父亲后,她必须适应牧师家庭的清贫。据说她很早就开始酗酒,对孩子们的教育也缺乏兴趣。阿贝尔和他的兄弟姐妹们主要是在父亲的教导下长大的。

1814年,挪威的历史迎来了一个重要的转折点。在拿破仑战争结束后,挪威从丹麦的统治下获得独立,但又被迫与瑞典结成联盟。这一年,阿贝尔的父亲作为代表参加了挪威第一次议会选举,并在首都克里斯蒂安尼亚(即今天的奥斯陆)的议会大厅里发表演讲。这次经历让他意识到了教育的重要性,尤其是对于他的长子们来说。

1815年,13岁的阿贝尔被父亲送往克里斯蒂安尼亚的大教堂学校就读。这所学校是挪威最古老、最著名的教育机构之一,它的建筑同时也是挪威议会的会议场所。阿贝尔的哥哥汉斯·马蒂亚斯原本也应该一起去,但因为他太过伤心和忧郁,父亲最终决定让他留在家里,而让阿贝尔独自前往。

在大教堂学校的前三年里,阿贝尔的表现并不出众。他在大多数科目上的成绩都很普通,甚至不如他的哥哥。但在1818年,一位新的数学老师来到了学校,改变了阿贝尔的命运。这位老师名叫伯恩特·米歇尔·霍尔姆博,他很快就发现了阿贝尔在数学上的非凡天赋。霍尔姆博后来写道:“我注意到这个学生在数学上的杰出才能,我鼓励他深入研究这个学科。”

霍尔姆博不仅在学校里给阿贝尔额外的数学指导,还让他接触到当时最前沿的数学文献。阿贝尔如饥似渴地阅读着欧拉、拉格朗日、高斯等大师的著作,他的数学能力以惊人的速度提升。到他16岁时,他已经能够独立地证明二项式定理对所有实数都成立,而不仅仅是欧拉曾经证明过的有理数。

1818年,阿贝尔的家庭遭遇了重大变故。他的父亲在一场神学论战中公开挑战当时著名的神学家斯滕纳·约翰内森·斯滕纳森,论战的内容被挪威的媒体广泛报道,父亲因此获得了"阿贝尔·斯潘达贝尔”(意为"挥霍的阿贝尔”)的绰号。同年,父亲还因为公开批评挪威制宪会议的主持人卡斯滕·安克而面临弹劾。这一系列事件彻底摧毁了父亲的政治前途和声誉。他开始大量饮酒,并在两年后——1820年——去世,享年48岁。

父亲的去世让阿贝尔一家陷入了极度的贫困。阿贝尔的母亲没有任何收入来源,家中还有五个年幼的孩子需要抚养。按照当时的传统,作为长子的阿贝尔应该辍学回家,承担起养家的责任。但霍尔姆博不愿让这位数学天才就此沉沦。他说服学校的校长,为阿贝尔争取到了免学费的奖学金,并从自己的朋友那里筹集资金,让阿贝尔能够继续在皇家弗雷德里克大学(即今天的奥斯陆大学)学习。

1821年,19岁的阿贝尔进入了皇家弗雷德里克大学。当时,他已经是挪威最博学的数学家——他的老师们已经没有任何东西可以教他了。在大学图书馆里,他阅读了当时所有最新的数学文献,并开始了对五次方程的研究。

五次方程的不可能

五次方程的求解问题,是数学史上最古老、最著名的难题之一。早在16世纪,意大利数学家们就已经发现了一次、二次、三次和四次方程的通解公式。这些公式都是由方程的系数经过有限次的加、减、乘、除和开方运算组合而成,数学家们称这种解为"根式解”。对于一次方程ax+b=0,解是x=-b/a;对于二次方程ax²+bx+c=0,解是著名的二次公式;对于三次和四次方程,虽然公式更加复杂,但同样存在根式解。

然而,当数学家们转向五次方程时,他们遇到了一堵无法逾越的墙。从16世纪到19世纪初,整整250年间,无数数学家尝试寻找五次方程的根式解,但全都失败了。有些人开始怀疑:也许五次方程根本就没有根式解?但如何证明这一点?证明一个东西"不可能存在”,往往比证明它"存在"要困难得多。

阿贝尔的笔记本

1821年,阿贝尔刚刚进入大学,他相信自己已经找到了五次方程的根式解。他将自己的公式提交给了学校的两位数学教授——瑟伦·拉斯穆森和克里斯托弗·汉斯廷。这两位教授仔细检查了阿贝尔的证明,没有发现任何错误。他们将阿贝尔的工作寄给了当时北欧最杰出的数学家卡尔·费迪南德·德根,希望他能够验证这个结果。

德根是哥本哈根大学的教授,他在收到阿贝尔的手稿后,同样没有发现任何明显的错误。但他仍然心存疑虑:一个来自偏远挪威的年轻学生,真的能够解决困扰数学界250年的难题吗?德根在回信中写道:“这个年轻人的头脑异常敏锐,但我仍然怀疑,一个如此多的杰出数学家苦苦追寻了如此之久的解,真的能够被一个偏远克里斯蒂安尼亚的无名学生找到吗?”

德根要求阿贝尔提供一个具体的数值例子,来验证他的方法。阿贝尔开始着手计算,但在计算过程中,他发现了一个致命的错误——他的公式并不适用于所有情况。这个发现让阿贝尔崩溃了,但同时也开启了他通往真正突破的大门。

1823年,阿贝尔终于证明了五次方程不可能用根式求解。他的证明思路是革命性的:他不再试图寻找五次方程的解,而是试图证明这样的解根本不存在。他引入了一个全新的概念——后来被称为"群论"——来研究方程根的对称性。阿贝尔证明,对于五次及更高次的方程,其根的置换群结构过于复杂,无法通过有限次的根式运算来表示。

这个证明是数学史上的一座里程碑。它不仅解决了一个困扰人类250年的难题,还开创了全新的数学分支——群论和抽象代数。阿贝尔的工作表明,有些问题并不总是有"肯定"的答案,数学中存在着根本性的"不可能"。

1824年,阿贝尔自费出版了他的证明。为了节省印刷费用,他将论文压缩到了只有6页,这使得证明变得晦涩难懂,很少有人能够真正理解。这篇论文的标题是《关于代数方程的论文,其中证明了五次一般方程的不可解性》。

阿贝尔将这篇论文寄给了当时世界上最伟大的数学家——卡尔·弗里德里希·高斯。高斯是那个时代公认的"数学之王",他在数论、几何、天文学等领域都做出了开创性的贡献。阿贝尔希望高斯能够认可他的工作,为他打开通往学术界的大门。但高斯在收到阿贝尔的论文后,只是瞥了一眼标题,就将它扔到了一边。据说高斯说道:“又是一个声称解决五次方程的狂人。“他甚至没有阅读论文的内容。这份被高斯抛弃的手稿,后来在高斯去世后被发现,依然保持着原封未拆的状态。

欧洲的孤独朝圣

1825年,阿贝尔申请到了一笔政府奖学金,用于出国访问欧洲的主要数学中心。按照奖学金的条件,他应该首先前往德国的哥廷根,拜访高斯,然后再前往巴黎。但阿贝尔在出发前改变了主意。也许是因为听说了高斯对他的论文不屑一顾的态度,阿贝尔决定先去柏林,然后再考虑是否前往哥廷根。

在柏林,阿贝尔遇到了他生命中最重要的贵人——奥古斯特·利奥波德·克雷尔。克雷尔是一位工程师和业余数学家,他正在筹备创办一份数学期刊。阿贝尔的热情和才华深深打动了克雷尔,他邀请阿贝尔为这份期刊撰稿。这份期刊后来被命名为《纯粹与应用数学杂志》,但数学界更喜欢称它为"克雷尔杂志”。

克雷尔杂志成为了阿贝尔发表研究成果的主要阵地。在期刊的第一卷中,阿贝尔就贡献了七篇论文,包括他关于五次方程的详细证明。克雷尔不仅为阿贝尔提供了发表的平台,还多次帮助他申请学术职位,虽然这些努力在阿贝尔生前都没有成功。

阿贝尔肖像画

1826年,阿贝尔离开了柏林,开始了他的欧洲之旅。他经过莱比锡、弗赖贝格、德累斯顿、布拉格、维也纳、的里雅斯特、威尼斯、维罗纳、博尔扎诺、因斯布鲁克、卢塞恩,最终抵达巴塞尔。从巴塞尔,他独自一人前往巴黎。

巴黎,这座城市是当时世界数学的中心。法国科学院汇聚了那个时代最杰出的数学家:勒让德、柯西、拉普拉斯、泊松……阿贝尔希望在这里获得认可,找到一份稳定的学术工作。他带来了自己最重要的研究成果——一篇关于代数微分加法定理的论文,他相信这是他一生中最伟大的发现。

1826年10月,阿贝尔将这篇论文提交给了法国科学院。按照惯例,科学院会指派专家来审阅论文。被指定审阅阿贝尔论文的,是当时法国数学界的泰斗——奥古斯丁-路易·柯西。柯西是那个时代最多产的数学家之一,他在分析学、数论、力学等领域都做出了重要贡献。但他也有一个致命的缺点:他对审阅他人论文毫无兴趣,经常将手稿堆积在书桌上,任由它们积灰。

阿贝尔的巴黎手稿就这样被柯西遗忘了。阿贝尔在巴黎等待了几个月,始终没有收到任何回复。他的钱财逐渐耗尽,健康也开始恶化——他在巴黎感染了肺结核。但即使在这样的困境中,阿贝尔仍然没有停止数学研究。他继续写作,将自己的成果一篇篇寄回柏林,发表在克雷尔杂志上。

1827年1月,身无分文的阿贝尔被迫离开巴黎,返回柏林。克雷尔邀请他担任克雷尔杂志的编辑,但阿贝尔婉拒了。他决定回到挪威,尽管他知道那里没有等待他的工作或职位。

1827年5月,阿贝尔回到了克里斯蒂安尼亚。他的欧洲之旅被普遍认为是一次失败:他没有见到高斯,他没有在巴黎发表任何论文,他没有获得任何职位。他的奖学金因此没有被续期,他不得不向挪威银行借贷200斯佩希达勒——这笔钱他至死都没能偿还。

回到挪威后,阿贝尔不得不靠家教维持生计。他的学生们大多是一些富家子弟,他们对数学毫无兴趣,只是需要通过考试而已。阿贝尔在他的日记中写道:“我的时间都被浪费在这些毫无意义的教书上了。”

但他仍然在数学上努力工作。1828年,他与德国数学家卡尔·雅可比展开了一场关于椭圆函数的优先权竞争。椭圆函数是阿贝尔一生中最重要的研究领域之一,他在这方面的贡献至今仍是现代数学的基石。当雅可比发表了他关于椭圆函数的工作后,阿贝尔迅速写出了一篇更加深刻、更加一般化的论文,发表在《天文学通报》上。勒让德在看到阿贝尔的工作后,写信给柯西说:“这是一个比青铜更持久的纪念碑。”

但柯西仍然没有回应阿贝尔的巴黎手稿。直到阿贝尔去世,这篇被数学史家称为"阿贝尔巴黎论文"的杰作,都没有被法国科学院发表。它被遗留在柯西的书桌上,后来又在法国1830年革命中被进一步遗忘。直到1841年,这篇论文才终于发表,而那时阿贝尔已经去世12年了。

Froland的最后冬天

克里斯汀·凯姆普

在阿贝尔短暂的一生中,有一个人始终占据着他的心。她就是克里斯汀·凯姆普,一个丹麦女孩,阿贝尔在1823年于哥本哈根的一次舞会上遇见了她。克里斯汀当时在一户人家做家庭教师,她温柔、善良,对阿贝尔的数学研究一无所知,但深深地爱着这个敏感、才华横溢的年轻人。

1824年,克里斯汀搬到挪威的Son镇工作,她和阿贝尔在那里订了婚。但在那个时代,一个没有稳定收入的男人是不可能结婚的。阿贝尔必须找到一份工作,才能让他们的婚姻成为现实。这也是他如此急切地希望获得学术职位的原因之一。

1828年圣诞节,已经身患肺结核的阿贝尔决定前往Froland,看望在那里担任家庭教师的克里斯汀。这是他生命中的最后一个冬天。他乘坐雪橇穿越挪威的冰天雪地,旅程中的严寒进一步恶化了他的病情。当他抵达Froland时,他已经病得很重了。

克里斯汀全心全意地照顾着他。在那些最后的、温暖而又绝望的日子里,这对年轻的恋人终于能够在一起度过圣诞节。阿贝尔的病情曾经短暂好转,让他们看到了一丝希望。但那只是肺结核患者常见的"回光返照"现象。1829年4月6日,在经历了数周的痛苦折磨后,尼尔斯·亨里克·阿贝尔在克里斯汀的怀抱中安静地离世。

他年仅26岁。

两天后,那封来自柏林的信终于抵达了Froland。克雷尔在信中告诉阿贝尔,他已经在柏林大学为阿贝尔争取到了一个教授职位。这是阿贝尔一生中梦寐以求的机会:一份稳定的收入、一个体面的社会地位、一个可以让他和克里斯汀结婚的经济基础。但所有这一切,都已经太晚了。

阿贝尔被安葬在Froland的教堂墓地。葬礼当天,暴风雪笼罩着整个地区。据说,送葬的人们不得不在狂风中艰难前行,才能将这位年轻的数学家安葬在他最后的归宿。他的墓碑上,没有刻下那些复杂的数学公式,只有一句简单的话,来自他的老师霍尔姆博:“天才总会被时间证明正确。”

永恒的遗产

阿贝尔去世后,他的作品终于开始获得应有的关注。1839年,在霍尔姆博的编辑下,挪威政府出资出版了阿贝尔的全集。1881年,数学家索菲斯·李和路德维格·西洛重新编辑并出版了更加完整的阿贝尔全集。

现代数学中,以阿贝尔命名的概念不计其数:阿贝尔群、阿贝尔函数、阿贝尔定理、阿贝尔变换、阿贝尔求和公式、阿贝尔不可约性定理、阿贝尔-鲁菲尼定理、阿贝尔-雅可比映射……“阿贝尔的”(abelian)这个词已经成为数学中最常见的形容词之一,以至于数学家们习惯用小写的"a"来拼写它,表示它已经是一个普通的数学术语,而不仅仅是对一个人的纪念。

阿贝尔的工作对数学的影响是深远的。他关于五次方程不可解性的证明,催生了群论的诞生——这是现代数学的核心分支之一,在物理学、化学、密码学等领域都有广泛应用。他的椭圆函数理论,为后来的数学家们打开了一扇通往现代代数几何的大门。他的加法定理,至今仍是代数几何和复分析中的基本定理之一。

1881年,挪威数学家索菲斯·李在阿贝尔全集的前言中写道:“阿贝尔的名字将与数学本身一样永存。他所创造的思想,已经成为数学思想的一部分。”

2002年,为了纪念阿贝尔诞辰200周年,挪威政府设立了阿贝尔奖。这是数学界最高荣誉之一,奖金高达数百万挪威克朗,被许多人视为"数学界的诺贝尔奖”。每年,阿贝尔奖的获奖者都会在奥斯陆的王宫前,向阿贝尔纪念碑献上花圈,以表达对这位伟大先驱的敬意。

挪威500克朗纸币上印着阿贝尔的肖像。在奥斯陆的王宫花园里,矗立着雕塑家古斯塔夫·维格兰创作的阿贝尔纪念碑:一个赤裸的年轻男子,站在两个扭曲的怪物之上,向着天空伸展双臂。那两个怪物据说是象征着阿贝尔所征服的五次方程和椭圆函数——或者是他那充满苦难的一生。

但所有这些荣誉,阿贝尔自己都没有能够看到。他死时贫穷、孤独、被忽视。他的天才被贫穷窒息,他的发现被冷漠埋葬,他的爱情被死亡斩断。他的一生,是天才与命运之间最残酷的对决,而命运似乎赢得了胜利。

然而,时间的判决最终站在了真理一边。当阿贝尔的名字被刻在数学史的丰碑上,当他的定理被写进每一本教科书,当他的精神激励着一代又一代的数学家时,我们终于明白:天才可能会被贫穷杀死,但真理永远不会。阿贝尔的生命只有26年,但他的思想,将与数学本身一样永存。

正如法国数学家查尔斯·埃尔米特所说:“阿贝尔留给数学家们足够多的工作,够他们忙上500年。“而我们,至今仍在这500年的旅程中,沿着阿贝尔开辟的道路,向着更深邃的真理前行。


参考资料

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