Кіріспе

Итальяндық математик Эухенио Белтрами (16 қараша 1835 – 18 ақпан 1900) – дифференциалдық геометрия және математикалық физика саласындағы еңбектерімен танымал итальяндық математик. Оның еңбектері әсіресе түсіндірудің айқындығымен ерекшеленеді. Ол Евклидтік емес геометрияның дәйектілігін тұрақты қисықтығы бар псевдосфераның және n өлшемді бірлік сфераның ішкі кеңістігінде, сонымен аталатын Белтрами-Клейн моделі арқылы модельдеу арқылы бірінші болып дәлелдеді. Ол сондай-ақ матрицалар үшін жеке мәндік жіктеуді (singular value decomposition) жасады, ол кейін бірнеше рет қайта ашылды. Белтрамидің математикалық физика мәселелері үшін дифференциалдық есептеуді қолдануы Грегорио Риччи Курбастро мен Туллио Леви-Чивитаның тензорлық есептеуді дамытуына ықпал етті.

Өмір

Белтрами 1835 жылы Австрия империясының құрамында болған, ал қазір Италияның бөлігі Кремона (Ломбардия) қаласында дүниеге келді. Оның ата-анасы суретші Джованни Белтрами және венециялық Элиза Бароцци болды. 1853 жылы ол Павия университетінде математиканы оқуға түсті, бірақ 1856 жылы Рисоргиментоға деген симпатиясы салдарынан Гислиери колледжінен қуылды. Осы кезеңде Франческо Бриоски оған сабақ берді және оның қалыптасуына әсер етті. Қаржылық қиындықтарға байланысты оқуын жалғастыра алмады және келесі бірнеше жыл Ломбардия-Венеция теміржол компаниясында хатшы болып жұмыс істеді. 1862 жылы ол Болонья университетінде профессор болып тағайындалды, сонымен қатар сол жылы алғашқы ғылыми еңбегін жариялады. Өмірі бойы Белтрами Пиза, Рим және Павия университеттерінде әртүрлі профессорлық қызметтер атқарды. 1891 жылдан бастап өмірінің соңына дейін Римде тұрды. 1898 жылы Accademia dei Lincei академиясының президенті, ал 1899 жылы Италия Корольдігінің сенаторы болды.

Евклидтік емес геометрияға қосқан үлесі

1868 жылы Белтрами екі естелік жариялады (итальян тілінде жазылған; француз тілінен аудармалары J. Hoüel 1869 жылы пайда болды), олар Янош Болай және Николай Лобачевскийдің евклидтік емес геометриясының сәйкестігі мен интерпретациясына арналған. Белтрами өзінің "Евклидтік емес геометрияны интерпретациялау туралы очеркінде" бұл геометрияны тұрақты теріс қисықтығы бар, псевдосфераның бетінде іске асыруға болатынын ұсынды. Белтрами тұжырымдамасы бойынша геометрияның түзулері псевдосферадағы геодезиялармен бейнеленеді, ал евклидтік емес геометрия теоремаларын қарапайым үш өлшемді евклидтік кеңістікте дәлелдеуге болады, бұл Лобачевский мен Болай бұрынғысындай аксиоматикалық жолмен емес, басқаша істеген. 1840 жылы Фердинанд Миндинг псевдосферадағы геодезиялық үшбұрыштарды қарастырды және сәйкес "тригонометриялық формулалар" сфералық тригонометрияның сәйкес формулаларынан, кәдімгі тригонометриялық функцияларды гиперболалық функциялармен алмастыру арқылы алынады деп атап өтті; бұл 1857 жылы Дельфино Кодацци дамытты, бірақ олардың ешқайсысы Лобачевскийдің жұмысымен байланысты байқамады. Осылайша, Белтрами екі өлшемді евклидтік емес геометрияның евклидтік геометрия сияқты жарамды екенін, және әсіресе Евклидтің параллельдік постулатын евклидтік геометрияның басқа аксиомаларынан шығаруға болмайтынын көрсетуге тырысты. Бұл дәлелдеу псевдосфераның ерекшеліктеріне байланысты толық емес екендігі жиі айтылады, яғни геодезияны шексізке дейін созу мүмкін емес. Алайда, Джон Стиллвелл Белтрамидің бұл қиындықтан хабардар болғанын, псевдосфераның топологиялық тұрғыдан цилиндр емес, жазықтық емес екендігі де оны көрсетеді деп ескертеді, және ол естелігінің бір бөлігін оны айналып өту жолын жобалауға жұмсады. Координаттарды тиісті түрде таңдау арқылы Белтрами псевдосферадағы метриканы бірлік дискіге қалай көшіруге болатынын және псевдосфераның сингулярлығы евклидтік емес жазықтықтағы го́роциклге сәйкес келетінін көрсетті. Екінші жағынан, Белтрами өзінің естелігінің кіріспесінде осы әдіспен "Лобачевскийдің қалған теориясын", яғни кеңістіктің евклидтік емес геометриясын ақтау мүмкін емес екенін мәлімдеді. Сол жылы (1868) жарық көрген екінші естелігінде "Тұрақты қисықтығы бар кеңістіктердің негізгі теориясы" Белтрами осы логиканы жалғастырды және кез келген өлшем үшін гиперболалық және евклидтік геометрияның теңдәрежелі тұтастығының абстрактілі дәлелін берді. Ол мұны қазір Белтрами–Клейн моделі, Пуанкаре дискісі моделі және Пуанкаре жартылай жазықтық моделі деп аталатын бірнеше евклидтік емес геометрия модельдерін, оларды байланыстыратын трансформациялармен бірге енгізді. Жартылай жазықтық моделі үшін Белтрами Джозеф Лиувилльдің дифференциалдық геометрия туралы Гаспар Монждің трактатындағы ескертуін келтірді. Белтрами сондай-ақ n өлшемді евклидтік геометрияның (n+1) өлшемді гиперболалық кеңістіктің горосферасында іске асырылатынын көрсетті, сондықтан евклидтік және евклидтік емес геометриялардың тұтастығы арасындағы логикалық қатынас симметриялық. Белтрами Бернхард Риманның "Геометрия негізделген гипотезалар туралы" (1854; 1868 жылы қайтыс болғаннан кейін жарияланған) революциялық хабилитациялық лекциясының ықпалын мойындады. Бүгінде Белтрамидің "Очеркі" евклидтік емес геометрияның дамуы үшін өте маңызды деп танылса да, сол кездегі қабылдау оған онша ынталы болған жоқ. Луиджи Кремона шеңберлі ойлауға қарсылық білдірді, бұл тіпті Белтрамиді "Очерк" жариялауды бір жылға кейінге қалдыруға мәжбүр етті. Кейін Феликс Клейн евклидтік емес геометрияның проекциялық дискісі моделін құрастыруда Белтрамидің басымдығын мойындамады. Бұл реакцияны Белтрамидің ойлауының жаңалығына байланыстыруға болады, ол Риманның абстрактілі көптүрліліктерге қатысты идеяларына ұқсас болды. Ж. Хоуэль Белтрамидің дәлелін Лобачевский мен Болайдың француз тіліндегі аудармасында жариялады.

Шығармалары

Эухенио Белтрамидің математикалық еңбектері, Рим корольдік университетінің ғылым факультетінің күтімімен жарыққа шығарылған (1–2 томдар) (У. Хопли, Милано, 1902–1920). Сол басылым, 1–4 томдар.