Bolyai János számelméleti és
algebrai kutatásairól
Kiss Elemér „Matematikai
kincsek Bolyai János kéziratos hagyatékából”
címû könyvérõl
Bolyai János az abszolút geometria megalkotásával korszakalkotó felfedezést tett a matematikában. A zseniális geométer nevét az egész világ ismeri és becsüli. Könyvtárnyi Bolyai-írás, -méltatás, köztük számos rangos monográfia jelent meg életérõl és munkásságáról. A korábbi Bolyai-kutatók véleménye szerint Bolyai János híres mûvének, az Appendixnek publikálása után végzett ugyan más, nem geometriai tárgyú kutatásokat is, ezekkel azonban nem ért el érdemleges eredményeket.
Kiss Elemér marosvásárhelyi matematikaprofesszor
Bolyai-kutatásaival és -könyvével tudománytörténeti
szenzációval szolgál. A szerzõ a marosvásárhelyi
Teleki–Bolyai Könyvtárban található publikálatlan
Bolyai-hagyaték többéves kitartó, aprólékos
tanulmányozása, a több ezer oldalt kitevõ feljegyzések
szakértõ elemzése után arra a meglepõ
eredményre jutott, hogy Bolyai János a saját korában
jelentõsnek számító algebrai és számelméleti
problémákkal is foglalkozott, s mai szemmel is igen figyelemre
méltó tudományos eredményeket ért el
ezeken a területeken. Bár ezen eredmények jelentõsége
nem mérhetõ össze Bolyai geometriai felfedezésével,
megszületésük idején – ha ismertté válnak
– fontos hatást gyakorolhattak volna az algebra és a számelmélet
bizonyos ágainak fejlõdésére. Bolyai említett,
mindeddig nem ismert eredményeit mostanáig más matematikusoknak
tulajdonították, mivel azokat Bolyaival lényegében
egyidejûleg vagy késõbbi idõkben mások
is felfedezték és publikálták. Mostoha sorsa
miatt Bolyai saját írásaiból csupán
a 26 oldalas Appendixet láthatta nyomtatásban. Felvetõdik
a kérdés, hogy mi mindennel gazdagíthatta volna még
a matematika tudományát ez a géniusz, ha kedvezõ
körülmények között folytathatta volna kutatásait
és publikálta volna felfedezéseit.
Kiss Elemér nemes feladatot teljesít, amikor szakavatott módon tárja elénk és adja közre Bolyai eddig nem ismert algebrai és számelméleti vizsgálatait és azok eredményeit. Ezzel nagy mértékben járul hozzá a Bolyai-hagyatékban még mindig létezõ fehér foltok eltüntetéséhez, valamint az eddig ismertnél árnyaltabb, teljesebb, színesebb Bolyai-kép kialakításához.
A szerzõ olvasmányos formában, élvezetes stílusban, de mindvégig szigorú tudományos igényességgel fejti ki mondanivalóját. Az I. fejezetben felidézi Bolyai életútját, szót ejt geometriai felfedezésérõl és egyéb ismert kutatásairól. A II. fejezetet a Bolyai-ládáknak szenteli, melyek a Bolyai-feljegyzéseket, a kéziratos hagyatékot tartalmazzák. Az Appendix 1831-es megjelenése nem hozta meg Bolyai János számára a megérdemelt elismerést. Bolyai élete második felét a világtól elzárva, csalódottan, erdélyi magányában töltötte. Szinte élete végéig folytatta matematikai kutatásait, s mint írja, élvezte a kutatás örömét. Matematikai feljegyzéseit saját maga számára készítette, gondolatait egyedül apjával, Bolyai Farkassal, a neves matematikaprofesszorral osztotta meg levelezés formájában. Feljegyzéseit magyar, német és latin nyelven írta különféle papírokra, borítékokra, hivatalos dokumentumokra, szinte mindenre, ami keze ügyébe került. A feljegyzéseken sok a betoldás, áthúzás, a félbeszakadt szöveg. Mondanivalóját sokszor más lapokon folytatja, vagy csak következtetni lehet arra, hogy a folytatás a hagyaték egy részével együtt elveszett.
Mint Kiss Elemér könyvében rámutat, a feljegyzések olvasását az is nehezíti, hogy Bolyai János gyakran sajátos, az elfogadottól eltérõ jelöléseket és terminológiát használt. Ezzel is magyarázható, hogy bár a Bolyai-hagyatékot ezt megelõzõen többen végigolvasták, a korábbi Bolyai-kutatóknak nem sikerült az algebrai és számelméleti eredményekre rábukkanniuk. A hagyaték ilyen vonatkozású megszólaltatásához az kellett, hogy egy lelkes algebrista Bolyai-kutató, Kiss Elemér több évet eltöltsön a Teleki Tékában, felismerje a különbözõ papírlapokon található feljegyzések közötti matematikai összefüggéseket, s feltárja azok igazi matematikai mondanivalóját.
A könyv III. fejezete Bolyai János matematikai olvasmányairól, matematikai mûveltségérõl szól. A szerzõ megismerteti az olvasót, hogy Bolyai élete második, magányos munkálkodással eltöltött részében honnan és hogyan merítette matematikai ismereteit. Kapcsolatot csupán apjával tartott, a világtól elzártan, más matematikusoktól függetlenül végezte kutatásait.
Tudománytörténeti szempontból a könyv legértékesebb, legeredetibb része a IV., az V. és a VI. fejezet, melyben a szerzõ Bolyai János számelméleti és algebrai vizsgálatait és azok eredményeit ismerteti. Az alábbiakban ezekrõl ejtünk néhány szót.
Bolyai János fontos eredményekre jutott a prímszámok
tanulmányozásakor. Ha p prímszám és
a
p-vel nem osztható egész szám, úgy a
kis Fermat-tétel szerint p|ap–1–1.
Apja ösztönzésére János megkísérelte
bebizonyítani a tétel fordítottját, ami azt
eredményezte volna, hogy a tétel prímkritérium.
Hamarosan rájött azonban, hogy ez nem lehetséges, mivel
341|2340–1, holott 341=11·31 összetett szám.
Ezzel az elsõ ún. pszeudoprímszámot találta
meg. Matematikatörténeti kutatások alapján ma
már tudjuk, hogy ezt egy ismeretlen szerzõ valamivel korábban,
Bolyaitól eltérõ módon bebizonyította
és publikálta, errõl azonban Bolyainak nem volt tudomása.
Általánosabban, Bolyai módszeres eljárást
dolgozott ki az olyan különbözõ p, q prímszámok
keresésére, melyekre pq|2pq–1–1
teljesül, azaz amelyekre p·q pszeudoprím. Több
mint 40 évvel késõbb ezt egy Jeans nevû
matematikus újra felfedezte, azóta a tételt Jeans-tételként
ismeri a matematikai szakirodalom. Bolyai azt is megmutatta, hogy a nevezetes
F5
= +1 Fermat-féle szám
pszeudoprím. Érdemes megjegyezni, hogy a pszeudoprímek
kutatása csak jóval Bolyai János halála után,
1876-ban indult meg. Bolyai kezdeményezõje lehetett volna
ennek a problémakörnek.
Gauss egyik nagy matematikai felfedezése a késõbb
róla elnevezett Gauss-egészek (a+bi alakú számok,
ahol a, b egészek és i=
) aritmetikájának kidolgozása volt. Bár Gauss
és Bolyai Farkas idõnként leveleztek, Gauss ezen eredményei
nem jutottak el a Bolyaiakhoz. Mint Kiss Elemér a hagyaték
alapján könyvében kimutatja, Bolyai János Gausstól
függetlenül és lényegében vele egyidejûleg
szintén kidolgozta ezen számok, az általa komplex
egészeknek nevezett számok oszthatósági elméletét,
és feltárta az összes komplex prímeket. Ez tekinthetõ
Bolyai János legértékesebb számelméleti
eredményének. Mint Bolyai feljegyzéseibõl kiderül,
az általa prímtannak vagy imaginárius számelméletnek
nevezett elméletét publikálni is akarta, sajnos azonban
erre nem került sor. Bolyai elméletét nem csupán
kidolgozta, annak alkalmazásait is adta. Egyebek között
több szép és új bizonyítást adott
Fermat azon híres tételére, mely szerint bármely
4k+1
alakú prímszám elõáll két négyzetszám
összegeként. Bolyai ún. 4. bizonyítása
minden idõk egyik legszebb és legrövidebb bizonyítása
a tételnek.
Mindezek után joggal állapítja meg Kiss Elemér könyvében, hogy az eddigi vélekedéssel ellentétben a magyarországi számelméleti kutatások valójában a Bolyaiakkal kezdõdtek.
Bolyai János korában több évszázados
nyitott kérdés volt az algebrai egyenletek gyökképlettel
való megoldhatóságának problémája.
n5
esetén hosszú ideig hiába keresték az n-edfokú
algebrai egyenlet általános gyökképletét.
Ruffini
1799-ben publikált egy bizonyítást, mely szerint ilyen
gyökképlet nem is létezik. Bolyai János ismerte
ezt a bizonyítást, és felfedezte, hogy az hiányos.
Ezért elõször õ maga is a gyökképlet
keresésén fáradozott. Feljegyzései szerint
a kérdés már 1826 óta foglalkoztatta. Késõbb
azt írja, hogy Ruffini bizonyításának hibáit
kijavította, ilyen gyökképlet valóban nincs.
Sõt, mint írja, ezen tételre talált egy másik
bizonyítást is. Ezek a bizonyítások sajnos
nem találhatók meg a feljegyzések között,
valószínûleg elvesztek. Bolyai nem tudott arról,
hogy 1826-ban Abel a tételre teljes bizonyítást
közölt, s nem ismerte Galois eredményeit sem. Mindenesetre
Bolyai feljegyzéseibõl világosan kitûnik, hogy
kortársaitól függetlenül õ is eljutott a
Ruffini–Abel-tételig és annak bizonyításáig,
ami mai szemmel mérve is igen jelentõs matematikai teljesítménynek
tekinthetõ.
A két Bolyai, János és Farkas levelezésébõl a napjainkig feltárt levelek csak elvétve tartalmaznak matematikai szövegrészeket. A könyv VII. fejezete a Bolyaiak levelezésébõl 18 matematikai tárgyú levelet tesz közzé, melyek – három levél egyes részleteinek kivételével – eddig kiadatlanok voltak. A levelek közül négyet Farkas küldött Jánoshoz, a többit pedig János írta apjának. A legtöbb levél számelméleti kérdésekkel foglalkozik.
Mint már említettük, Bolyai János gyakran eltért az õ korában már elfogadott és alkalmazott elnevezések és jelölések használatától. Ezzel sajnos nagyon megnehezítette kéziratos hagyatékának olvasását. A VIII. fejezet a Bolyai által használt sajátos mûszavak és jelölések jegyzékét és magyarázatát tartalmazza. Ezáltal a szerzõ azok munkáját kívánja megkönnyíteni, akik a jövõben is tanulmányozni szeretnék Bolyai írásait.
Végül a könyv gazdag irodalomjegyzékkel, 130 könyv, tanulmány és más forrásmunka felsorolásával, valamint név- és tárgymutatóval zárul.
A könyv a Magyar Tudományos Akadémia
támogatásával, az Akadémiai Kiadó
és a Typotex Kiadó közös kiadványaként
jelent meg. A két kiadót külön dicséret
és elismerés illeti, amiért a magyar nyelvû
változattal egyidejûleg, Mathematical Gems from the Bolyai
Chests címmel a könyv angol nyelvû változatát
is megjelentette Csirmaz Anikó és Oláh Gábor
fordításában. Ezzel Bolyai János most feltárt
matematikai kincsei a nagyvilág számára is megismerhetõvé
válnak.
Természet Világa, | 130. évf. 10. sz. 1999. október. 469–470. o.
https://www.kfki.hu/chemonet/TermVil/ https://www.ch.bme.hu/chemonet/TermVil/ |