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。
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。
Leonhard Euler · 1707–1783
史上最多产的数学家,现代数学符号的铸造者
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。

父亲是牧师,本盼他子承父业。
约翰·伯努利每周六单独为他答疑,劝服其父让他改修数学。
牛顿逝世的同一年,二十岁的欧拉动身前往俄国。
π²/6——悬置九十年的难题落定,欧拉一举成名。
图论在一个散步谜题中诞生。
他说:「这样分心的事就少了一半。」
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。
白内障令他近乎全盲,靠心算与口述继续工作。
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。」
绝大多数展品都可以亲手把玩——这是本馆的立馆之本;少数以叙述为主的,做成故事展签。
五个最重要的常数——e、i、π、1、0——在一行等式里相遇。
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。
「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。
先点一块陆地,从那里出发。目标:每座桥走且只走一次。
任何凸多面体,顶点数减棱数加面数恒等于 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。
左边只认整数,右边只认素数,两边永远相等。
这一步把加法世界和乘法世界焊在了一起:对所有整数求和,等于对所有素数求积。解析数论从此有了地基——黎曼 1859 年那八页论文正是从这条式子出发的。把 s 取 1,左边成了发散的调和级数,于是右边的素数乘积也非发散不可;可有限个因子的乘积是有限的,所以素数必然有无穷多个。这是与欧几里得完全不同的一个证明。
网上支付的安全,压在这一行同余式上。
φ(n) 数的是 1 到 n 里与 n 互素的个数。欧拉证明:只要 a 与 n 互素,a^φ(n) 必定 ≡ 1 (mod n)——费马小定理只是 n 为素数时的特例。RSA 就踩在这一步上:加密取 e 次方、解密取 d 次方之所以能原样还原,全靠 ed ≡ 1 (mod φ(n))。而要算 φ(n) 得先分解 n——大数难分解,私钥就难求。
不是在一族曲线里挑最优,而是在所有曲线里挑。
从 A 滑到 B,最快的不是直线而是摆线——1696 年伯努利把这题抛给全欧洲。真正的收获不在答案,而在方法:欧拉与拉格朗日把「在所有函数里挑一个最优」整理成一套通法,得到欧拉–拉格朗日方程。此后最小作用量原理、最优控制、乃至今天机器学习的训练,用的都是同一套东西。
全体平方数倒数之和,答案里竟藏着圆周率。
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。
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。
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。
专题是按技术组织的演进线,一条从概念提出拉到今天的器物。这里一个字都没手写, 全是 tracks.ts 推出来的。
「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