夏尔·埃尔米特(Charles Hermite),1822年12月24日出生于
法国洛林摩泽尔河畔的迪耶于兹,法国数学家,因证明e是
超越数而闻名。埃尔米特多项式、埃尔米特规范形式、埃尔米特算子(自伴算子)、埃尔米特矩阵(自伴矩阵)和立方埃尔米特样条插值法都以他的名字命名。他的研究成果为量子力学提供了基础
代数工具,其中自伴算子(埃尔米特算子)的性质成为了量子力学表达可观测
物理量的基础。月球北极附近的埃尔米特陨石坑以他的名字命名。他去世于1901年1月14日,葬于巴黎蒙帕纳斯公墓。
个人经历
家庭与童年
夏尔·埃尔米特出生于法国洛林摩泽尔河畔的迪耶于兹。
他的父母一共有7个孩子,夏尔排行第6。他的父亲菲迪纳·埃尔米特(Ferdinand Hermite)以前曾是一家盐业公司的首席工程师。菲迪纳与妻子马德雷妮·拉勒曼(Madeleine Lallemand)结婚后,便到岳父的布匹公司里任职。父母所在公司的生意一直经营得很红火,宽裕的经济条件为他后来投入艰深的基础研究免去了后顾之忧。
1828年,埃尔米特一家搬到了洛林南锡。这年夏天,夏尔·埃尔米特的右脚不幸致畸,这使得他走动时很不方便。但有的资料认为夏尔的畸形是从小就有的。父母很担心他的残疾会影响他的生活。
教育与成长
埃尔米特先后在南锡皇家中学(collège royal de Nancy)、巴黎
亨利四世中学以及索邦路易大帝中学学习。他并不重视自己所在年龄段应该学好的知识,相反地,他与同样毕业于路易大帝中学的
埃瓦里斯特·伽罗瓦一样,早已把注意力放到了5次
方程的可解性问题上。中学就读期间,他曾尝试写过论证5次方程不可能存在根式解的文章。埃尔米特希望能进入顶级名校
巴黎理工学院学习。为通过较难的入学考试,他单独准备了1年时间。给他补习的老师是
卡塔兰。
1842年,他以第68名的成绩如愿考入巴黎综合理工学院,但又不幸在1年后因肢体残疾被学校劝退。他的父母找学校交涉后,学校勉强同意让他继续就读,但仍对他提了苛刻的要求。当时的巴黎综理带有军事院校性质,以健康问题为由拒绝学生入学也无可厚非。在离开学校后的5年内,他一方面在为考取其它学校做着漫长的准备,另一方面则继续钻研与考试无关的数学问题。
埃尔米特并未选择闭门造车的方式研习数学,而是凭借其独特眼光设法结交当时的一流数学家。这段时间里,他结识了
约瑟夫·刘维尔、
卡尔·雅可比、
约瑟·伯特兰等数位德才兼备的学界名人。埃尔米特经常登门拜访
伯特兰·阿瑟·威廉·罗素,并就地取材地迎娶了伯特兰的路易斯·伯特兰(Louise Bertrand)。虽然他当时只是一个没拿到文凭的本科辍学者,但经过一段时间积累后,已具备了直接从事前沿研究的能力,并得到了几位前辈的认可。
1842年,他在《新数学年刊》(Nouvelles Annales de
数学)上发表了自己的第1篇原创论文,讨论了
尼尔斯·亨利克·阿贝尔关于5次
方程代数不可解性的一个
引理的简化证明。
1843年至1844年,埃尔米特曾与当时正在研究
椭圆函数的
卡尔·雅可比多次通信。在雅可比最后的成品中,收录了2篇埃尔米特写的文章。其中一篇的内容是如何对阿贝尔曾给出的有关阿贝尔函数的一个
定理加以推广,另一篇的内容则涉及椭圆函数的函数变换。
执教与后期
1847年,他参加并通过了
高中毕业生考试(examinations for the baccalauréat)。
1848年,埃尔米特被曾经将他劝退的
巴黎理工学院聘用,担任教授和入学考试考官。这次他不再是以学生的身份回来,而是摇身一变,直接成为了学校教职员工。
1856年,他不幸得了天花,虔诚信教的前辈
奥古斯丁-路易·柯西给了他很大的鼓励以熬过病痛的折磨。
1856年,受一位曾照顾他生活的修女和柯西的共同影响,病愈后的埃尔米特决定重拾宗教礼节(practice of his religion)。7月14日,法国科学院因雅可·比内去世而多出了一个空缺,埃尔米特被选上从而补上了空缺。
1869年,他继耶安-玛希·杜阿莫后也成为巴黎综合理工的数学教授。埃尔米特在岗位上一直干到了1876年,而巴黎科学院的职务则伴随了他一生。1862年至1873年间,他常会以演讲者(lecturer,此处应该不是指职称名称)身份在高等师范学校办讲座。
70岁生日时,一家国际数学协会为其主办了一场大型的庆祝活动。埃尔米特在活动中被人们选为
法国荣誉军团勋章之“大军官勋位”。
埃尔米特推崇启发式教学,保尔·阿佩尔曾上过他教授的高等分析与高等代数课程。与其学生
汤姆斯·斯蒂尔吉斯的通信也使他的教学尝试受益良多。他在教学研究上下了很多功夫。他不喜欢在教学时和繁难的证明细节死磕,而是追求尽量简明的讲法。他的研究成果多集中于
椭圆函数论与数论领域。
1873年,他证明了自然对数的底数e是
超越数,并启发
费迪南德·冯·林德曼于1882年给出了
圆周率也是超越数的证明。
1901年,埃尔米特去世,葬于巴黎蒙帕纳斯公墓。晚年的他曾遭受
气喘病的烦扰。
1903年,他与学生斯蒂尔吉斯的往来书信对外公开。他的其它一部分工作后由其女婿
埃米尔·皮卡整理并发表。
主要贡献
埃尔米特对
纯粹数学和
应用数学都进行了大量的研究,包括函数论的一般理论、特殊函数论、数论、
代数型理论以及力学问题等,他曾发表约200篇著作和论文,其主要成就在于椭圆函数论及其应用。
1892年他写道: “我不能离开椭圆领域,山羊被系在那里,就必须在那里吃青草。”
他创作了
椭圆函数论的基本结果,并研究了与数论的联系,他应用椭圆模函数解出了一般的五次方程,并处理了包含这种函数的力学问题。他还因证明了e的超越性和引进埃尔米特多项式而闻名于世。
在经典
数学分析、复变函数论、
微分方程理论以及
几何学方面,埃尔米特也有研究。除了埃尔米特多项式以外,还有数学上的许多概念和
定理,如矩阵、
算符、
张量、空间、簇等,也是以埃尔米特命名的。
人物轶事
坊间关于埃尔米特生平经历的文章,认为埃尔米特数学考试成绩经常不及格,大学毕业后考不上好的研究所,且痛恨应试教育。