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乔治·格林

乔治·格林(George Green,1793年7月14日-1841年5月31日),英国数学家、物理学家,为“位势论”及其应用奠定了完整的数学基础,对19世纪数学物理学科的发展做出了十分重要的贡献。曾在剑桥大学学习和任教。

乔治·格林是第一个尝试设计电和磁理论的人,这项工作预示着英国现代数学物理学的开始。他在首篇学术论文中就推广了泊松在电磁学方面的相关研究工作,引进了三维空间的格林公式,并证明了其解可以用格林函数给出。另外,作为开创性的成果,格林还第一次引进了“位势函数”的概念,第一次引进了弹性力学一般形式的守恒定律和弹性应变的“格林张量”,建立了描述光媒质振动的偏微分方程,建立了描述“孤立波”(soliton)的浅水波动方程等等。

在他死后,数学物理学家们陆续发现了格林函数及其思想方法具有优越的特性,这让格林函数在各种数学、物理、工程科学中获得了极其广泛的应用。在纯粹数学领域,格林定理还和斯托克斯公式一起,启迪了后来微分形式理论和流形上微积分的诞生。

个人贡献

1828年,他写成重要著作《数学分析在电磁理论中的应用》,书中他引入了位势概念,提出了著名的格林函数与格林定理,发展了电磁理论。他在晶体中光的反射和折射等方面有较大的贡献。他还发展了能量守恒定律,得出了弹性理论的基本方程变分法中的狄利克雷原理、超球面函数的概念等最初都是由他提出来的。他的名字经常出现在大学数学、物理教科书或当代文献中,以他的名字命名的术语有格林定理、格林公式、格林函数、格林曲线、格林算子、格林测度、格林空间等。

人物经历

格林8岁时曾就读于一所私立学校,据格林的妹夫回忆,格林在学校表现出非凡的数学才能。可惜这段学习仅延续了一年左右。1802年夏天,格林就辍学回家,帮助父亲做工。1807年,格林的父亲在诺汉丁郡近郊的史奈登地方买下一座磨坊,从面包师变成的磨坊主。父子二人惨淡经营,家道小康。但格林始终未忘记他对数学的爱好,以惊人的毅力坚持白天工作,晚上自学,把磨坊顶楼当作书斋,攻读从本市布朗利图书馆借来的数学书籍。布朗利图书馆是由诺丁汉郡有有知识界与商业界人士赞助创办的,收藏有当时出版的各种重要的学术著作。对格林影响最大的是法国数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯约瑟夫·拉格朗日、泊松、拉克鲁阿等人的著作。通过钻研,格林不仅掌握了纯熟的分析方法,而且能创造地发展、应用。于1828年完成了他的第一篇也是最重要的论文-------“论数学分析在电磁理论中的应用。”这篇论文是靠他的朋友集资印发的,订阅人中有一位勃隆黑德爵士,是林肯郡的贵族,皇家学会会员。勃隆黑德发现了论文作者的数学才能,特地在自己的庄园接见格林,鼓励他继续研究数学。

与勃隆黑德的结识成为格林一生的转折点。勃隆黑德系剑桥大学冈维尔一凯厄斯学院出身,且又是剑桥分析学会的创始人之一。他建议格林到剑桥深造。1829年1月,格林的父亲去世,格林获得一笔遗产和重新选择职业的自由,遂将磨坊变卖,全力以赴为进入剑桥大学作准备。这期间他又完成了三篇论文------“关于与电流相似的流体平衡定律的数学研究及其他类似研究论变密度椭圆体外部与内部引力的计算”和“流体介质中摆的振动研究”,均由勃隆黑德爵士推荐发表。1833年10月,年已40的格林终于跨进了剑桥大学的大门,成为冈维尔一凯厄斯学院的自费生。经过4年艰苦的学习,1837年获剑桥数学荣誉考试一等第四名,翌年获学士,1839年当选为冈维尔一凯厄斯学院院委。正当一条更加宽广的科学道路在格林面前豁然展现之时,这位磨坊工出身的数学家却积劳成疾,不得不回家乡休养,于1841年5月31日在诺丁病故。

参考资料

George Green - Mathematician, Physicist and Miller.诺丁汉大学.2024-03-17

陈关荣:这位格林写出了自己人生的童话.欧亚系统科学研究会.2024-03-17

George Green.大英百科全书.2024-03-17

数学家 | 乔治·格林.电子学院SPD中心.2024-09-26

数学家格林.查字典数学网.2024-09-26

数学物理学派——从格林到麦克思韦 .李文林 中国科学院数学与系统科学研究院 .2024-09-26

伟大的数学家格林的故事.童鞋会.2021-12-25