Leonhard Euler · 1707–1783

欧拉

史上最多产的数学家,现代数学符号的铸造者

eiπ+1=0e^{i\pi} + 1 = 0
欧拉恒等式 · 五个最重要的常数在一行相遇

莱昂哈德·欧拉生于瑞士巴塞尔,十三岁入大学,师从约翰·伯努利。他的一生辗转于圣彼得堡与柏林两大科学院,笔下涵盖分析、数论、力学、光学、天文、造船乃至音乐理论——全集逾七十卷,圣彼得堡科学院在他身后近半个世纪仍在刊印他的遗稿。

1738 年右眼失明,1766 年后近乎全盲,产量却不降反升:他在头脑中心算复杂的无穷级数,向助手口述论文。今天数学课本里的符号——e、i、π、f(x)、Σ——多半出自他的手笔。

欧拉肖像
雅各布·伊曼纽尔·汉德曼绘,1753 · Wikimedia Commons,公有领域

生平

  1. 1707
    生于瑞士巴塞尔

    父亲是牧师,本盼他子承父业。

  2. 1720
    十三岁入巴塞尔大学

    约翰·伯努利每周六单独为他答疑,劝服其父让他改修数学。

  3. 1727
    远赴圣彼得堡科学院

    牛顿逝世的同一年,二十岁的欧拉动身前往俄国。

  4. 1735
    解决巴塞尔问题

    π²/6——悬置九十年的难题落定,欧拉一举成名。

  5. 1736
    七桥问题论文发表

    图论在一个散步谜题中诞生。

  6. 1738
    右眼失明

    他说:「这样分心的事就少了一半。」

  7. 1741
    转赴柏林科学院

    此后二十五年写下逾三百篇论文,《无穷分析引论》(1748)在此问世。

  8. 1766
    重返圣彼得堡

    白内障令他近乎全盲,靠心算与口述继续工作。

  9. 1783
    逝世于圣彼得堡

    当天下午他还在计算气球的上升与天王星的轨道。「他停止了计算,也停止了生命。」

展品厅

标着「镇馆之宝」的展品可以亲手把玩;其余展品的交互演示正在制作中。

欧拉恒等式

五个最重要的常数——e、i、π、1、0——在一行等式里相遇。

eiπ+1=0e^{i\pi} + 1 = 0

它把指数、复数与三角函数焊接成一体(e^iθ = cos θ + i sin θ),被一代代数学家票选为「最美公式」。交流电、信号处理与量子力学的数学语言,都从这里出发。

交互演示 · 制作中复平面动画:看 e^iθ 沿单位圆旋转,θ 走到 π 时恰好落在 −1
镇馆之宝 · 亲手玩

哥尼斯堡七桥问题

「能否不重复地走遍七座桥」——一个散步谜题催生了图论。

欧拉的天才在于扔掉地图:岛与岸缩成点,桥抽象成线,问题只剩下点与连线的关系。这是人类第一次为「关系结构」本身建立数学,图论与拓扑学由此发端。

点一块陆地作为起点,再点相邻的桥过河。试试能否七座桥各走一次——走不通的话,看看欧拉的证明。

北岸南岸克奈普霍夫岛东岸

先点一块陆地,从那里出发。目标:每座桥走且只走一次。

多面体公式

任何凸多面体,顶点数减棱数加面数恒等于 2。

VE+F=2V - E + F = 2

无论形状如何拉伸变形,V − E + F 纹丝不动。数学第一次注意到「变形之下的不变量」——这正是日后拓扑学的核心眼光。

交互演示 · 制作中旋转 3D 多面体,实时计数顶点、棱与面

巴塞尔问题

全体平方数倒数之和,答案里竟藏着圆周率。

n=11n2=π26\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^2} = \frac{\pi^2}{6}

这个难题悬置九十年,难倒了伯努利家族两代人;二十八岁的欧拉给出 π²/6,一举成名。平方数与圆本无瓜葛,π 的现身预示了 ζ 函数的深渊——黎曼猜想的故事从这里开篇。

交互演示 · 制作中逐项累加的收敛动画

现代符号的铸造者

e、i、π、f(x)、Σ——今天数学的书写方式出自他手。

好记号是思想的杠杆。欧拉定下的符号让复杂推理变得可以「看见」,全世界数学家从此说同一种语言。这可能是他最日常、也最深远的遗产。

交互演示 · 制作中符号翻牌墙:每张牌一个符号,翻开看它的诞生故事

传承

他的工作没有留在十八世纪——每条链的终点,都是你今天正在使用的东西。

七桥问题图论地图导航、社交网络与互联网路由
多面体公式拓扑学从数据分析到宇宙形状的研究
变分法最优化理论机器学习的训练引擎

语录

他停止了计算,也停止了生命。

—— 孔多塞的悼词,1783

读读欧拉,读读欧拉——他是我们所有人的老师。

—— 拉普拉斯对后辈的叮嘱