David Hilbert

Hilbert, la unua de du gefiloj kaj unusola filo de Otto kaj Maria Therese (Erdtmann) Hilbert, naskiĝis en la Provinco Prusio, Reĝlando Prusio, ĉu en Königsberg (laŭ aserto de la propra Hilbert) aŭ en Wehlau (konata ekde 1946 kiel Znamensk) apud Königsberg kie lia patro laboris en la epoko de lia nasko.^[2]

Fine de 1872, Hilbert eniris en la Friedrichskolleg Gymnasium (Collegium fridericianum, nome la sama lernejo kie Immanuel Kant studis 140 jarojn antaŭe); sed, post malfeliĉa periodo, li transiris al (fine de 1879) kaj gradiĝis el (komence de 1880) la pli scienc-orientita Wilhelm Gymnasium.^[3] Post gradiĝo, en aŭtuno 1880, Hilbert eniris en la Universitato de Königsberg, nome "Albertina". Komence de 1882, Hermann Minkowski (du jarojn pli juna ol Hilbert kaj ankaŭ lokano de Königsberg sed irinta al Berlino por tri semestroj),^[4] revenis al Königsberg kaj eniris en la universitato. Hilbert disvolvigis dumvivan amikecon kun la timida, talentohava Minkowski.^[5][6]

En 1884, Adolf Hurwitz alvenis al Göttingen kiel Krom-Profesoro (t.e., helpoprofesoro). Tiel startis intensa kaj fruktodona scienca interŝanĝo inter la triopo, kaj Minkowski kaj Hilbert speciale faros reciprokan influon unu super la alia variajn fojojn en siaj sciencaj karieroj. Hilbert doktoriĝis en 1885, pere de disertacio, verkita sub estreco de Ferdinand von Lindemann,^[7] titolita Über invariante Eigenschaften spezieller binärer Formen, insbesondere der Kugelfunktionen ("Pri la invariantaj proprecoj de la specialaj binaraj formoj, partikulare la sferaj harmoniaj funkcioj").

Hilbert restis en la Universitato de Königsberg, habilitiĝis en 1886, laboris tie kiel privata docento Privatdozent (senior lecturer) kaj laboris kiel profesoro el 1886 ĝis 1895. En 1895, kiel rezulto de interveno je lia konto fare de Felix Klein, li estis vokata al la Universitato de Göttingen, kie li akiris la postenon de Profesoro de Matematiko kaj restis, malgraŭ multaj ofertoj de aliaj universitatoj kaj akademioj, ĝis sia emeritiĝo en 1930. Dum la jaroj de Klein kaj Hilbert, Göttingen iĝis la plej elstara institucio en la matematika mondo.^[8]

Inter la studentoj de Hilbert estis Hermann Weyl, ŝak-ĉampiono Emanuel Lasker, Ernst Zermelo, kaj Carl Gustav Hempel. John von Neumann estis lia helpanto. En la Universitato de Gotingeno, Hilbert estis ĉirkaŭita de socia cirklo de kelkaj el la plej gravaj matematikistoj de la 20a jarcento, kiel Emmy Noether kaj Alonzo Church.

Inter liaj 69 studentoj por doktorigo en Gotingeno estis multaj kiuj poste iĝos famaj matematikistoj, kiel (laŭ dato de disertacio): Otto Blumenthal (1898), Felix Bernstein (1901), Hermann Weyl (1908), Richard Courant (1910), Erich Hecke (1910), Hugo Steinhaus (1911), kaj Wilhelm Ackermann (1925).^[9] Inter 1902 kaj 1939 Hilbert estis redaktoro de Mathematische Annalen, hegemonia primatematika gazeto de la epoko.

Ĉirkaŭ 1925, Hilbert eksuferis pro damaĝa anemio, tiam nekuracebla vitamin-manko de B!" kies unuaranga simptomo estas elĉerpgiĝo; lia helpanto Eugene Wigner priskribis lin kiel suferanto de "enorma lacego" kaj kiel li "aspektis ege maljuna", kaj ke kvankam finfine diagnozita kaj traktita, li "jam ne plu restis sciencisto post 1925, kaj certe jam ne plu Hilbert mem."^[10]

Hilbert plue vivis kaj vidis kiel la Nazioj "purigis" multajn el la elstaraj fakultatanoj de la Universitato de Göttingen en 1933.^[11] Tiuj forigitaj estis Hermann Weyl (kiu estis okupinta la postenon de Hilbert kiam li devis retiriĝi en 1930), Emmy Noether kaj Edmund Landau. Unu kiu devis forlasi Germanion, nome Paul Bernays, estis kunlaborinta kun Hilbert en matematika logiko, kaj kun-verkis kun li la gravan libron Grundlagen der Mathematik (kiu finfine aperis en du volumoj, nome en 1934 kaj 1939). Tiu estis sekvaĵo al la verko de Hilbert-Ackermann nome Grundzüge der theoretischen Logik el 1928. La sukcedanto de Hermann Weyl estis Helmut Hasse.

Ĉirkaŭ unu jaron poste, Hilbert estis partopreninta en bankedo kaj estis side apud la nova Ministro de Edukado, Bernhard Rust. Rust demandis ĉu "vere la Matematika Instituto reale suferis tiom multe pro la foriro de la judoj". Hilbert respondis, "Ĉu suferis? Ĝi jam tute ne ekzistas plu!"^[12][13]

Kiam Hilbert mortis en 1943, la Nazioj jam estis komplete anstataŭigintaj la universitatistojn, ĉar multaj el la iamaj fakultatanoj aŭ estis judoj aŭ estis geedziĝintaj al judoj. Al la funebro de Hilbert venis nur ĉirkaŭ deko da personoj, kaj nur du el ili estis akademiaj kolegoj, inter ili Arnold Sommerfeld, teoria fizikisto kaj ankaŭ lokano de Königsberg.^[14] La sciaro pri lia morto disvastiĝis nur ses monatojn post li mortis.

La epitafo de lia tomboŝtono en Gotingeno konsistas el la famaj linioj kiujn li diris je la konkludo de sia retiriĝa diskurso al la Societo de Germanaj Sciencistoj kaj Fizikistoj la 8an de septembro 1930. La vortoj intencis reagon al la latinlingva moto: "Ignoramus et ignorabimus" tio estas "Ni nek scias, nek scios":^[15]

Wir müssen wissen.

Wir werden wissen.

Tradukeble jene:

Ni devas scii.

Ni scios.

La tagon antaŭ Hilbert prononcis tiujn frazojn en la ĉiujara kongreso de 1930 de la Societo de Germanaj Sciencistoj kaj Fizikistoj, Kurt Gödel — en rondatabla diskuto dum la Konferenco pri Epistemologio okazinta kune kun la kunsidoj de la Societo — provizore anoncis la unuan esprimon de sia teoremo pri la nekompleteco.^[16] La teoremoj pri la nekompleteco de Gödel montras, ke eĉ la elementpruvaj aksiomaj sistemoj kiel la Peano aritmetiko estas ĉu mem-kontraŭdira aŭ enhavas logikajn proponojn kiuj maleble estas pruveblaj aŭ malpruveblaj.

En 1892, Hilbert edziĝis al Käthe Jerosch (1864–1945), "nome filino de komercisto el Königsberg, honesta junulino kun sendependa menso kiu kongruis kun li".^[17] En Königsberg ili havis unu filon, Franz Hilbert (1893–1969).

La filo de Hilbert nome Franz suferis laŭlonge de sia vivo pro nediagnozigita mensa malsano. Lia malsupra inteligento estis terura seniluziigo por lia patro kaj tiu misfortuno estis tialo de sufero por la matematikistoj kaj studentoj de Gotingeno.^[18]

Hilbert konsideris la matematikiston Hermann Minkowski kiel sia "plej bona kaj fidinda amiko".^[19]

Hilbert estis baptita kaj edukita kiel kalvinisto en la Prusia Evangelia Eklezio.^[20] Li poste lasis la eklezion kaj iĝis agnostikulo.^[21] Li ankaŭ argumentis, ke la matematika vero estas sendependa el la ekzisto de Dio aŭ de aliaj dekomencaj premisoj.^[22][23]

La verkaro de Hilbert forte influis la matematikon kaj la teorian fizikon.

Li faris gravajn kontribuojn i.a. al algebra geometrio, nombroteorio, funkcionala analitiko (hilbertaj spacoj) kaj la ĝenerala teorio de relativeco.

En 1900 Hilbert eldonis liston da 23 nesolvitaj problemoj. La listo inkluzivis la rimanan hipotezon kaj la kontinuum-hipotezon, kaj gvidis matematikan esploradon tra la dudeka jarcento.

En 1920 li postulis konstrui la matematikon komplete sur sistemo de aksiomoj, pri kiu oni pruvu, ke ĝi estas sen kontraŭdiroj (programo de Hilbert). Tiu ĉi postulo fiaskis pro la teoremoj de nekompleteco trovitaj de Kurt Gödel en 1930; tamen la programo de Hilbert estis sukcesa en tiu senco, ke ĝi kondukis al profundaj scioj pri la funkciado de formalaj sistemoj.

La senfina Hotelo de Hilbert estas abstrakta konstruo elpensita de David Hilbert. Tiu ĉi paradoksaĵo klarigas, simple kaj intuicie la paradoksojn rilatajn al la matematika koncepto pri senfineco (plej ekzakte pri la transfinaj numeroj enkondukitaj de la matematikisto Georg Cantor). Ĉiuj paradoksaĵoj de Hilbert priskribas pere de hotelo el senfinaj ĉambroj, kvar paradoksojn el la eltrovitaj de Georg Cantor. Multaj personoj kreis kompletajn historiojn pri la metaforo de David Hilbert. Du renomaj hotelistoj volis konstrui la plej grandan hotelon de la mondo, renkontiĝis por pritrakti la aferon kaj komencis per la unua kaj plej evidenta temo: kiom da ĉambroj ĝi havus. Kiel kutime, povus aperi pli granda hotelo, ili alvenis al la konkludo pri la bezono konstrui hotelon kun senfinaj ĉambroj por ke neniu alia hotelo superu ĝin. Pli kaj pli ampleksiĝas la ŝtupoj trudrompante la senfinecon.

En matematiko, hilberta spaco (nomata laŭ David Hilbert) estas ĝeneraligo de eŭklida spaco kiu estas ne limigita per finia kvanto de dimensioj. Tial ĝi estas ena produta spaco, kio signifas ke ĝi havas nociojn de distanco kaj angulo (aparte la nocio de orteco). Ankaŭ, ĝi kontentigas pli teknikan plenecon kiu certiĝas ke limigoj ekzistas kiam oni ilin atendas, kiu faciligas diversajn difinojn de kalkulo. Hilbertaj spacoj provizas ĉirkaŭtekston kun por formaligi kaj ĝeneraligi la konceptojn de la fourier-a serio en terminoj de ajnaj perpendikularaj polinomoj kaj de la fourier-a konverto, kiu estas centra koncepto de funkcionala analitiko. Hilbertaj spacoj estas gravaj en matematika formulaĵo de kvantummekaniko.

La unua grava verko de Hilbert pri invariantaj funkcioj kondukis lin, en 1888, al pruvo de lia fama teoremo de fineco. Dudek jarojn antaŭe, Paul Gordan estis pruvinta la teoremon de fineco de generatoroj por binaraj formoj, uzante kompleksan fokuson komputan. La klopodoj ĝeneraligi tiun metodon al funkcioj kun pli ol du variabloj malsukcesis pro la enorma malfacilo de la necesaj kalkuloj. Hilbert rimarkis, ke necesas sekvi vojon tute alian. Kiel rezulto, li pruvis la Teoremon de la Bazo de Hilbert: nome montris la ekziston de finia aro de generatoroj, por la invariantoj kvantaj en ajna nombro de variabloj, sed tute abstrakte. Tio estas, li pruvis la ekziston de tiu aro, sed ne algoritme ses pere de teoremo de ekzistado.

Hilbert sendis siajn rezultojn al la gazeto Mathematische Annalen. Gordan, nome la fakulo pri teorio de invariantoj de la Annalen, ne estis kapabla aprezi la revolucian karakteron de la teoremo de Hilbert kaj malakceptis la artikolon, kritikante la eksponmanieron kiel nesufiĉe kompreniga. Lia komentario estis: «Tio estas teologio, tute ne matematiko!»

Klein, aliflanke, rekonis la gravecon de la laboro kaj zorgis, ke ĝi estu publikigita senŝanĝe. Kuraĝigita de Klein kaj de la komentoj de Gordan, Hilbert etendis sian metodon per dua artikolo, havigante kalkulojn pri la maksimuma grado de la minimuma aro de generatoroj, kaj li sendis ĝin denove al la Annalen. Leginte la manuskripton, Klein respondis jene: «Sendube temas pri la plej grava verko en ĝenerala algebro kiun la Annalen iam publikigis». Poste, kiam la utileco de la metodo de Hilbert estis jam rekonoita universale, la propra Gordan diris: «Mi devas konfesi, ke eĉ teologio havas siajn meritojn».

La verko Grundlagen der Geometrie (Fundamentoj de geometrio), kiun Hilbert publikigis en 1899, anstataŭis la tradiciajn aksiomojn de Eŭklido per formala sistemo de 21 aksiomoj. Ili evitas la malfortecon identigitan en tiuj de Eŭklido, kies klasika verko Elementoj estis ankoraŭ uzita tiam kiel lernolibro.

La fokuso de Hilbert markis la ŝanĝo al moderna formala aksioma sistemo. La aksiomoj ne estas komprenataj kiel evidentaj veraĵoj. La geometrio povas trakti aferojn, pri kio oni havas fortajn intuiciojn, sed ne necesas atribui eksplicitan signifon al la konceptoj nedifinitaj. Kiel diras Hilbert, la elementoj kiaj la punkto, la rekto, la ebeno kaj aliaj, estas anstataŭeblaj per tabloj, seĝoj, bierkruĉoj kaj aliaj objektoj. Diskutendaj kaj disvolvigendaj estas iliaj difinitaj rilatoj.

Hilbert listigis la konceptojn nedifinitajn: nome punkto, rekto, ebeno, incido (rilato inter punktoj kaj ebenoj), kongruo de paroj de punktoj kaj anguloj. La aksiomoj unuigas la ebenan geometrion kaj la solidan geometrion de Eŭklido en ununura sistemo.

Hilbert proponis ampleksan liston de 23 nesolvitaj problemoj en la Internacia Kongreso de Matematikistoj de Parizo en 1900. Estas ĝenerale agnoskite, ke tiu estas la kolekto de malfermaj problemoj plej sukcesa kaj de profunda konsidero iam produktita fare de ununura matematikisto.

Reverkinte la fundamentojn de la klasika geometrio, Hilbert estus povinta transigi tion al la cetero de la matematiko. Tiu fokuso diferencas, tamen, de la postaj «logikismajn» vidpunktojn de Russell-Whitehead aŭ de la «matematika formalismo» de lia samtempulo Giuseppe Peano kaj pli ĵuse de la «matematika aro» de la grupo Nicolas Bourbaki. La matematika komunumo komplete povus aliri en problemojn kiujn li mem identigis kiel ŝlosilaj aspektoj en la areoj de matematiko kiujn li mem konsideris mejloŝtonaj.

Li lanĉis tiun problemaron en la konferenco "La problemoj de la matematiko" prezentita dum la okazigo de la Dua Internacia Kongreso de Matematikistoj en Parizo. La enkoduko al la prelego de Hilbert jenis tiel:

Li prezentis malpli ol la duono de la problemoj en la Kongreso, kiuj estis publikigitaj en la protokoloj. Li etendis la panoramon per posta publikaĵo, per tiu li alvenis al la nuntempa kanona formulado de la 23 Problemoj de Hilbert. La kompleta teksto estas grava, ĉar la interpreto de la demandoj povas plue esti celo de neevitebla diskutado, ĉiam kiam oni demandas kiom da ili jam estis solvitaj:

1. Problemo de Cantor pri la bazo de la kontinuo. Kiu estas la (kardinala) bazo de la kontinuo?

2. La akordigeblo de la aksiomoj de aritmetiko. Ĉu estas akordigeblaj la aksiomoj de aritmetiko?

3. La egaleco de la volumenoj de du kvaredroj de samaj bazo kaj alto.

4. La problemo de la plej mallonga distanco inter du punktoj. Ĉu vere la rekta linio estas la plej mallonga distanco inter du punktoj, sur ajna surfaco, en ajna geometrio?

5. Stabli la koncepton de grupo de Lie, aŭ kontinua grupo de transformoj, sen akcepti la diferenceblon de la funkcioj kiuj difinas la grupon.

6. Aksiomigo de fiziko. Ĉu eblas krei aksioman korpuson por fiziko?

7. La neracieco kaj transcendeco de precizaj nombroj, kiel ${\displaystyle 2^{\sqrt {2}}}$ , ktp.

8. La problemo de la distribuado de la primaj nombroj.

9. Pruvo de la plej ĝenerala regulo de reciprokeco en ajna nombraro.

10. Stabli efikajn metodojn de solvado de diofantaj ekvacioj.

11. Formoj kvadrataj kun ajnaj algebraj koeficientoj.

12. La etendo de la teoremo de Kronecker pri abel-aj korpoj al ajna domeno de algebra racieco.

13. Maleblo solvi la ĝeneralan ekvacion de sepa grado pere de funkcioj de nur du argumentoj.

14. Pruvo de la finia kondiĉo de kelkaj kompletaj sistemoj de funkcioj.

15. Fundamentado rigora de la nombriga kalkulo de Schubert aŭ algebra geometrio.

16. Problemo de la topologio de kurboj algebraj kaj de surfacoj.

17. La esprimo de formoj difinitaj per adicioj de kvadratoj.

18. Konstruado de la spaco de la kongruaj pluredroj.

19. La solvoj de la regulaj problemoj de la kalkulo de variado, ĉu estas ĉiam analizaj?

20. El problema general de condiciones de contorno de Dirichlet.

21. Pruvo de la ekzisto de liniaj diferencialaj ekvacioj de fuchs-a tipo, konitaj ties senegalaj punktoj kaj grupo monodroma.

22. Uniformeco de la analizaj rilatoj pere de memformaj funkcioj: ĉiam eblas uniformigi ajnan algebran rilaton inter du variabloj pere de memformaj funkcioj de variablo.

23. Etendo de la metodoj de la kalkulo de variado.

Kelkaj el tiuj problemoj estis solvitaj baldaŭ. Aliaj estis diskutitaj dum la tuta 20a jarcento, kaj aktuale oni alvenis al la konkludo ke kelkaj estas banalaj aŭ malsolveblaj. Kelkaj plue estas aktuale defio por matematikistoj.

• Grundlagen der Geometrie. Teubner, Leipzig 1903, 10. Eldono de 1968 (kun Änderungen de Paul Bernays)
  • Übersetzung: Foundations of Geometry. 1902 Gutenberg eText
  • Klaus Volkert (Eld.): David Hilbert. Grundlagen der Geometrie (Festschrift 1899), Springer-Spektrum 2015.
• Die Grundlagen der Physik. Göttingen, Math-physik. Klasse, 1915
• Grundzüge einer allgemeinen Theorie der linearen Integralgleichungen. Teubner, Berlin, 1912.
• Gesammelte Abhandlungen. Julius Springer, Berlin.
  • Unua parto: Zahlentheorie. 1932
  • Dua parto: Algebra, Invariantentheorie, Geometrie. 1933
  • Tria parto: Analysis, Grundlagen der Mathematik, Physik, Verschiedenes, Lebensgeschichte. 1935
• kun Wilhelm Ackermann: Grundzüge der theoretischen Logik, Springer, 1928

• Hotelo de Hilbert
• Matrico de Hilbert
• Kategorio:David Hilbert

• Bertrand, Gabriel (20a de decembro 1943b), "Allocution", Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences (france), Paris, 217: 625–640, disponebla en Gallica. Alirita la 29an de oktobro 2019.
• Bottazzini Umberto, 2003. Il flauto di Hilbert. Storia della matematica. UTET, ISBN 88-7750-852-3
• Corry, L., Renn, J., and Stachel, J., 1997, "Belated Decision in the Hilbert-Einstein Priority Dispute," Science 278: nn-nn.
• Dietmar Dath: Höhenrausch. Die Mathematik des 20. Jahrhunderts in zwanzig Gehirnen. Eichborn, Frankfurt a. M. 2003, ISBN 3-8218-4535-X, S. 29–48 (biografia eseo).
• Dawson, John W. Jr 1997. Logical Dilemmas: The Life and Work of Kurt Gödel. Wellesley MA: A. K. Peters. ISBN 1-56881-256-6.
• Folsing, Albrecht, 1998. Albert Einstein. Penguin.
• Hans Freudenthal: Hilbert, David. En: Neue Deutsche Biographie (NDB). Band 9, Duncker & Humblot, Berlin 1972, ISBN 3-428-00190-7, S. 115–117 (ciferecigita). Alirita la 29an de oktobro 2019.
• Grattan-Guinness, Ivor, 2000. The Search for Mathematical Roots 1870-1940. Princeton Univ. Press.
• Gray, Jeremy, 2000. The Hilbert Challenge. ISBN 0-19-850651-1
• Mancosu, Paolo (1998). From Brouwer to Hilbert, The Debate on the Foundations of Mathematics in 1920s. Oxford Univ. Press. ISBN 978-0-19-509631-6.
• Mehra, Jagdish, 1974. Einstein, Hilbert, and the Theory of Gravitation. Reidel.
• Hermann Minkowski: Briefe an David Hilbert. Herausgegeben von L. Rüdenberg und H. Zassenhaus. Springer-Verlag, Berlin & Heidelberg 1973, ISBN 3-540-06121-5
• Piergiorgio Odifreddi, 2003. Divertimento Geometrico - Da Euclide ad Hilbert. Bollati Boringhieri, ISBN 88-339-5714-4.
• Reid, Constance, 1996. Hilbert, Springer, ISBN 0-387-94674-8. Definitiva angla-lingva biografio de Hilbert.
• Constance Reid: Hilbert. Springer Verlag, Berlin 1970; 2. Aufl. 1972, ISBN 0-387-04999-1, ISBN 3-540-04999-1
• Constance Reid: Hilbert. Copernicus Books, New York 1996, ISBN 0-387-94674-8.
• Kurt Reidemeister (Eld.): Hilbert – Gedenkband. Springer, Berlin, Heidelberg & New York 1971, ISBN 3-540-05292-5
• Rowe, D. E. (1989). "Klein, Hilbert, and the Gottingen Mathematical Tradition". Osiris. 5: 186–213. doi:10.1086/368687.
• Sauer, Tilman (1999). "The relativity of discovery: Hilbert's first note on the foundations of physics". Arch. Hist. Exact Sci. 53: 529–75. arXiv:physics/9811050. Bibcode:1998physics..11050S.
• Sieg, Wilfried, and Ravaglia, Mark, 2005, "Grundlagen der Mathematik" in Grattan-Guinness, I., ed., Landmark Writings in Western Mathematics. Elsevier: 981-99.
• Klaus P. Sommer: Wer entdeckte die Allgemeine Relativitätstheorie? Prioritätsstreit zwischen Hilbert und Einstein. En: Physik in unserer Zeit. Band 36(5), S. 230–235, 2005.
• Thorne, Kip, 1995. Black Holes and Time Warps: Einstein's Outrageous Legacy, W. W. Norton & Company; Represa eldono. ISBN 0-393-31276-3.
• Georg von Wallwitz: Meine Herren, dies ist keine Badeanstalt. Wie ein Mathematiker das 20. Jahrhundert veränderte. Berenberg Verlag, Berlin, 2017, ISBN 978-3-946334-24-8.
• Hermann Weyl: David Hilbert and his mathematical work, Bulletin of the American Mathematical Society, Band 50, 1944, S. 612–654, rete Alirita la 29an de oktobro 2019.

• En tiu ĉi artikolo estas uzita traduko de teksto el la artikolo David Hilbert en la angla Vikipedio.