阿诺德(ВлaдnmnpnгopeвnчАphoльд,1937-2010),英文写法为vladimirigorevicharnold或者arnold,是二十世纪数学物理领域中的杰出人物(图1)。阿诺德出生于苏联时期的敖德萨,据说13岁时受叔叔启发开始自学数学,所使用的书本包括瑞士数学家欧拉(欧拉长期在俄罗斯工作过。俄罗斯不缺俄语的欧拉著作)和法国数学家厄米特的著作(想学数学学点法语哈)。阿诺德在莫斯科国立大学学习期间就教于柯尔莫哥洛夫,那是一个学派领袖级人物。阿诺德于1957年在不足20岁的时候就解决了希尔伯特1900年演讲中所列数学世纪问题23个中的问题第13,后来被称为柯尔莫哥洛夫-阿诺德表示定理。阿诺德的研究领域遍及可积系统、代数、代数几何、微分方程、拓扑、灾变理论、奇性理论、辛几何、经典力学和流体力学,等等。辛拓扑(sympletictopology)明确是阿诺德开创的领域,它来自辛几何(sympleticgeometry),再往前追溯应该是来自哈密顿正则方程。。就研究风格来说,阿诺德确实和哈密顿是一路的。阿诺德大学毕业后一直在斯捷克罗夫数学研究所工作,后来也受聘于法国的parisdauphineuniversity。
笔者自1982年上大学学物理,在学微分方程和经典力学的时候从未碰到过阿诺德这个名字(你看,每一个学渣的炼成,都是有理由的)。大约在1990年在学习非线性动力学的时候,我第一次遇到了阿诺德舌头(arnol’dtongue)这个概念(图2),不管是舌头这个词还是arnol’d的这个拼法都让我好奇,从此我算是知道了科学家里有阿诺德这个人物。
认真关注阿诺德其人其事,始自我2005年讲授《经典力学》。阿诺德的《经典力学的数学方法》(mathematicalmethodsofclassicalmechanics)是国际上都会推荐的参考书(图3)。一般大学课程意义上的经典力学,能顺着牛顿力学-拉格朗日力学-哈密顿力学把个概念脉络说清楚,那就烧高香了。阿诺德的深度,自然不会满足于泛泛的概念介绍。都知道拉格朗日力学始于约束体系的研究,谈约束怎可不讨论约束条件相应的几何问题,你看阿诺德的书就会给你讲流形上的拉格朗日力学。等到进入哈密顿力学,微分形式、外微分自然是必用的语言(其实,这也是热力学必用的语言!)。既然都来到了哈密顿力学领域,盯着哈密顿正则方程焉能没有研究的冲动,于是人家阿诺德顺着辛几何一路下去发展出了辛拓扑这一崭新数学物理领域。这次参考其著作的经历,勾起了我关注阿诺德更多著作的热情。