在全书开头,高斯写道:献给最尊敬的不伦瑞克(Brunswick)和吕讷堡公爵、查尔斯·威廉·费迪南(Charles William Ferdinand)亲王殿下……正是这个费迪南,发现了高斯的才华,给他接受教育的机会,是高斯的大恩人。 全书正文共七篇。第一篇为“数的同余”,包括1-4节,1-12目(“目”就是一小节),首次引入了同余符号;第二篇为“一次同余方程”,包括5-9节,13-44目,严格证明了算术基本定理;第三篇为“幂剩余”,包括10-23节,45-93目,讨论的是模为素数、素数幂乃至若干个素数合成数的高次同余式,其中还提到了原根与指标的概念。第四篇为“二次同余方程”,包括24-41节,94-152目,讨论了二次剩余和二次非剩余方面的知识,给出了具有深远意义的二次互反律的证明;第五篇为“二次型和二次不定方程”,包括42—87节,153—307目,先是讨论一些代数上的内容(已接近群论),接着提及其在数论中的运用,比如第80节第293目“费马定理的证明:任何整数可以分解成三个三角数或者分解成四个平方数”等;第六篇为“前面讨论的若干应用”,包括88—93节,308-334目,引入了超越函数;第七篇为“分圆方程”,包括94—110节,335-366目,这被不少人认为是全书的顶峰。
关于《算术探索》,陈省身先生的一次评价超幽默。那是我唯一一次见到陈先生,是在复旦的讲座上。他一开始就说:“黎曼是19世纪最伟大的数学家。”见到我们迟疑的目光,他不紧不慢地解释道:“你们会问,怎么把他的导师高斯给忘了呢?其实啊,高斯最伟大的成就是《算术探索》,那是1799年写完的,不算19世纪嘛。”这番解释引来哄堂大笑。陈先生的话或许是对的,如果不算
《算术探索》,黎曼还真不亚于高斯。当然,杨振宁对陈先生的评价是“千古寸心事,欧高黎嘉陈”。也就是说,陈先生在几何学上的成就,堪比欧几里得、高斯、黎曼和嘉当(陈先生的导师)。据说陈先生自己认为黎曼这类人才是菩萨,而他自己仅仅是罗汉,罗汉大家未必知道。杨振宁后来又写文章说,陈先生的贡献说不定就是菩萨级的。撇开谦虚不谈,科学上一个工作的重要性,或许要经过100年方能看透,而《算术探索》已经过了200年的考验。
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