Felix Klein adalah seorang
matematikawan Jerman dan pendidik matematika, yang dikenal karena karyanya
dalam teori kelompok, analisis kompleks, geometri non-Euclid, dan hubungan
antara geometri dan kelompok. Felix Klein lahir pada tanggal 25 April 1849 di Düsseldorf,
Prusia; Ayahnya, Caspar Klein (1809-1889), adalah
sekretaris resmi pemerintah Prusia yang ditempatkan di Provinsi Rhine. Ibu
Klein adalah Sophie Elise Klein (1819-1890).
Sejak kecil,
ketertarikannya terhadap matematika sudah sangat besar, terutama Geometri.
Didasari hal ini, Ia kemudian masuk menjadi seorang pelajar di Gymnasium
di Düsseldorf. Klein lulus dari
Gimnasium di Düsseldorf. Dimulai pada semester musim dingin tahun 1865-1866 ia
belajar matematika dan fisika di Universitas Bonn, di mana ia menerima gelar
doktornya pada bulan Desember 1868. Untuk melanjutkan pendidikannya ia pergi
pada awal tahun 1869 sampai Göttingen, Berlin, dan Paris, Menghabiskan beberapa
bulan di setiap kota. Perang Franco-Prusia memaksa dia untuk meninggalkan Paris
pada tahun 1870. Setelah menjalani masa tugas militer yang singkat secara
medis, Klein berkualifikasi sebagai dosen di Göttingen pada awal tahun 1871.
Pada tahun berikutnya dia ditunjuk sebagai profesor matematika penuh. Di
Erlangen, di mana dia mengajar sampai tahun 1875. Dari tahun 1875 sampai 1880
dia menjadi profesor di Technische Hochschule di Munich, dan dari tahun 1880
sampai 1886 di Universitas Leipzig. Dari tahun 1886 sampai kematiannya dia
adalah seorang profesor di Universitas Göttingen. Dia pensiun pada tahun 1913
karena kesehatannya buruk. Selama Perang Dunia I dan untuk sementara waktu dia
memberikan kuliah di rumahnya. Pada bulan Agustus 1875 Klein menikahi Anne
Hegel, cucu dari filsuf. Mereka memiliki satu anak laki-laki dan tiga anak perempuan.
Salah
satu matematikawan terkemuka seusianya, Klein membuat banyak kontribusi yang
merangsang dan bermanfaat bagi hampir semua cabang matematika, termasuk
matematika terapan dan matematika. Selain itu, aktivitasnya yang luas memberi
banyak kontribusi untuk menjadikan Göttingen sebagai pusat utama ilmu pasti di
Jerman. Lawan pendekatan satu sisi, ia memiliki kemampuan luar biasa untuk
menemukan hubungan yang cepat antara berbagai bidang penelitian dan untuk
memanfaatkannya dengan baik.
Di sisi lain, ia kurang tertarik pada pekerjaan yang
membutuhkan perhitungan halus dan terperinci, yang dengan senang hati ia
tinggalkan kepada murid-muridnya. Pada tahun-tahun terakhir, keahlian
organisasi Klein yang hebat muncul ke depan, memungkinkan dia untuk memulai dan
mengawasi karya ensiklopedi berskala besar yang ditujukan untuk banyak area
matematika, penerapannya, dan pengajaran mereka. Selain itu Klein dikenal
secara luas melalui banyak bukunya berdasarkan ceramahnya yang membahas hampir
semua bidang matematika dan perkembangan historis mereka di abad kesembilan
belas.
Perkembangan
Klein yang sangat pesat sebagai matematikawan adalah karakteristik. Mula-mula
ia ingin menjadi fisikawan, dan saat masih menjadi mahasiswa ia membantu J.
Plücker, dalam kuliah fisika di Bonn. Pada waktu itu Plücker, yang telah
kembali ke matematika setelah masa yang panjang yang dikhususkan untuk fisika,
sedang mengerjakan sebuah buku berjudul Neue
Geometrie des Raumes, gegründet auf der geraden Linie als Raumelement.
Kematiannya yang mendadak pada tahun 1868 mencegahnya menyelesaikannya, dan
Klein muda mengambil alih tugas ini. Disertasi Klein dan karya pertamanya yang
pertama juga membahas topik dalam geometri garis. Aspek baru dari usahanya
adalah bahwa dia bekerja dengan koordinat homogen, yang kadang-kadang dilakukan
Plücker. Bahwa dia mengerti bagaimana menerapkan teori pembagi
dasar, yang dikembangkan oleh Weierstrass beberapa saat sebelumnya, dengan
klasifikasi kompleks garis lurus kuadrat (dalam disertasinya).
Dan bahwa ia awal melihat garis geometri P3 sebagai
geometri titik pada kuadrat P5, yang merupakan konsepsi yang sama sekali baru.
Pada
tahun 1870 Klein dan S. Lie (lihat Werke, I, 90-98) menemukan sifat dasar garis
asimtotik permukaan Kummer yang terkenal, yang, karena permukaan singularitas
kompleks garis lurus kuadrat umum, menempati tempat Dalam geometri garis
aljabar. Di sini dan dalam penyelidikan serentak permukaan kubiknya (Werke, II,
11-63) ada bukti perhatian khusus Klein untuk intuisi geometris, baik mengenai
bentuk kurva bidang atau model konstruksi spasial. Hasil lebih lanjut dari
kolaborasinya dengan Lie adalah penyelidikan, dalam karya gabungan, dari apa
yang disebut kurva-W (Werke, I, 424-460). Ini adalah kurva yang mengakui
sekelompok transformasi proyektif ke dalam dirinya sendiri. Prestasi Klein yang
paling penting dalam geometri, bagaimanapun, adalah dasar proyektif dari
geometri non-Euclidean dan penciptaan "Program Erlanger." Kedua hal
ini dicapai selama masa muda yang sangat produktif.
Geometri
hiperbolik, memang benar, sudah ditemukan oleh Lobachevsky (1829) dan J. Bolyai
(1832); Dan pada tahun 1868, beberapa saat sebelum Klein, E. Beltrami telah
mengakui bahwa itu berlaku pada permukaan kelengkungan negatif konstan. Namun
demikian, geometri non-Euclidean belum menjadi pengetahuan umum di kalangan
matematikawan ketika, pada tahun 1871 dan 1873, Klein menerbitkan dua karya
berjudul Über die sogenannte
nicht-euklidische Geometrie (Werke, I, 254-351). Kontribusi pentingnya di
sini adalah untuk memberikan apa yang disebut model proyektif untuk tiga jenis
geometri: hiperbolik, yang berasal dari Bolyai dan Lobachevsky; Elips, berlaku
pada bola di mana titik antipoda telah dianggap identik; Dan Euclidean. Klein
mendasarkan karyanya pada geometri proyektif yang sebelumnya didirikan oleh C.
Staudt tanpa menggunakan konsep jarak dan sudut metrik, hanya menambahkan
kontinuitas kontinuitas pada konstruksi Staudt. Kemudian ia menjelaskan,
misalnya, bidang geometri hiperbolik sebagai geometri yang berlaku di bagian
dalam kerucut nyata dan mengurangi garis dan sudut untuk menyandingkan rasio.
Ini telah dilakukan untuk sudut Euclidean oleh Laguerre pada tahun 1853 dan,
lebih umum lagi, oleh A. Cayley pada tahun 1860. Tapi Klein adalah orang pertama yang menyadari dengan
jelas bahwa dengan cara ini geometri yang dimaksud dapat dibangun secara murni
secara proaktif. Dengan demikian, seseorang bisa berbicara tentang model Klein
dengan metrik Cayley-Klein.
Konsep
yang dikelompokkan bersama dengan nama "Program
Erlanger" dipresentasikan pada tahun 1872 di "Vergleichende Betrachtungen über neuere geometrische
Forschungen" (Werke, I, 460-498). Karya ini mengungkapkan keakraban
awal dengan konsep kelompok yang diperoleh Klein terutama melalui kontaknya
dengan Lie dan dari C. Jordan. Inti dari "Program Erlanger" adalah
bahwa setiap geometri yang diketahui sejauh ini didasarkan pada kelompok
tertentu, dan tugas geometri yang dimaksud terdiri dari pembentukan invariants
kelompok ini. Geometri dengan kelompok yang paling umum, yang sudah diketahui,
adalah topologi. Itu adalah geometri dari invarian dari kelompok semua transformasi
kontinyu-misalnya, bidang. Klein kemudian secara berturut-turut
menyebarkan prediktor, affine, dan equiaffine atau kelompok utama dari dimensi
tertentu. Dalam kasus tertentu, kelompok berikutnya adalah
subkelompok dari kelompok sebelumnya. Bagi kelompok-kelompok ini termasuk
geometri projektif, affine, dan equiaffine dengan invarian mereka, dimana
geometri equiaffine sama dengan geometri elementer Euclid.
Geometri
non-Euclid diperhitungkan dengan bantuan model Cayley-Klein, serta berbagai jenis
geometri melingkar dan bola yang dirancang oleh Moebius, Laguerre, dan Lie,
juga dapat dipandang sebagai teori invarian dari subkelompok tertentu dari
Kelompok proyektif. Pada tahun-tahun berikutnya Klein kembali ke "Program
Erlanger" dan, dalam serangkaian karya (Werke, I, 503-612), menunjukkan
bagaimana fisika teoritis, dan terutama teori relativitas, yang telah muncul
untuk sementara, dapat menjadi Dipahami atas dasar gagasan yang dipaparkan di
sana. "Programme" diterjemahkan ke dalam enam bahasa dan membimbing
banyak pekerjaan yang dilakukan di tahun-tahun berikutnya: misalnya, geometri
analitik Lothar Heffter, instruksi sekolah, dan upaya seumur hidup W. Blaschke
dalam diferensial geometri. Baru kemudian di abad ke-20 ini digantikan.
Klein
menganggap karyanya dalam teori fungsi sebagai puncak karyanya dalam
matematika. Dia berutang beberapa keberhasilan terbesarnya untuk pengembangan
gagasan Riemann dan aliansi intim yang dipalsukan antara yang terakhir dan
konsepsi teori invarian, teori bilangan dan aljabar, teori kelompok, dan
geometri multidimensi dan teori persamaan diferensial,
terutama di bidangnya sendiri,
fungsi modular eliptik dan fungsi automorfik.
Bagi
Klein permukaan Riemann tidak lagi memiliki permukaan penutup multisheet dengan
titik cabang yang terisolasi pada sebuah pesawat, begitulah Riemann
mempresentasikannya dalam terbitannya sendiri. Sebaliknya, menurut Klein, ia
kehilangan hubungannya dengan bidang kompleks dan kemudian, pada umumnya, ke
ruang tiga dimensi. Melalui Klein, permukaan Riemann dianggap sebagai komponen
teori fungsi yang tak terpisahkan dan tidak hanya sebagai sarana berharga untuk
mewakili fungsi multivalued.
Klein memberikan penjelasan komprehensif
tentang konsepsinya tentang permukaan Riemann pada tahun 1882 di Riemanns Theorie der algebraischen
Funktionen dan Integrate. Dalam buku ini ia memperlakukan teori fungsi
sebagai teori fungsi geometrik sehubungan dengan teori potensial dan pemetaan
konformal - seperti yang telah dilakukan Rriemann. Selain itu, dalam upayanya
untuk memahami hubungan sebenarnya dan untuk menghasilkan hasil baru, Klein
sengaja mengerjakan intemusi ruang dan dengan konsep yang dipinjam dari fisika,
terutama dari dinamika fluida. Dia berulang kali menekankan bahwa dia sangat
memperhatikan kekurangan metode demonstrasi ini dan dia mengharapkan mereka untuk
dieliminasi di masa depan. Sebagian dari teorema keberadaan yang digunakan oleh
Klein sudah terbukti, sebelum kemunculan buku oleh Klein, oleh H. A. Schwarz
dan C. Neumann. Klein tidak memasukkan hasil mereka dalam karyanya sendiri. Dia
menentang semangat sekolah matematikawan Berlin yang dipimpin oleh Weierstrass,
dengan kecenderungan aritmatika yang abstrak-kritis. Pendekatan Riemann, yang
cenderung lebih mengarah pada geometri dan representasi spasial, ia dianggap
lebih berbuah. Landasan yang ketat dari teorema-teorema sendiri dan perpaduan
antara konsep Riemann dan Weierstrass yang diharapkan Klein dan harapkan
menemukan ekspresinya-masih berlaku sampai sekarang-pada tahun 1913 di H.
Weyl's Die idee der Riemannschen Fläche.
Masalah yang sangat diminati Klein
adalah solusi dari persamaan tingkat lima, karena perlakuannya melibatkan
pertimbangan simultan teori kelompok aljabar, geometri, persamaan diferensial,
dan teori fungsi. Hermite, Kronecker, dan Brioschi telah menggunakan metode
transendental dalam penyelesaian persamaan aljabar umum tingkat kelima. Klein
berhasil menurunkan teori lengkap persamaan ini dari pertimbangan icosahedron,
salah satu polyhedra biasa yang dikenal sejak zaman purba. Tubuh-tubuh ini
kadang-kadang dapat diubah menjadi diri mereka sendiri melalui kelompok rotasi
yang terbatas. The icosahedron pada khususnya memungkinkan enam puluh rotasi
semacam itu menjadi dirinya sendiri. Jika seseorang membatasi bola tentang
polyhedron biasa dan memetakannya ke bidang dengan proyeksi stereografik, maka
pada kelompok rotasi polyhedron ke dalam dirinya sendiri, ada sekelompok
transformasi linear dari bidang ke dalam dirinya sendiri. Klein menunjukkan
bahwa dengan cara ini semua kelompok terbatas transformasi linier diperoleh,
jika kelompok yang disebut dihedral ditambahkan. Dengan dihedron Klein berarti
poligon biasa dengan n sisi, dianggap sebagai badan kaku volume nol.
Melalui
hubungan persamaan derajat kelima dengan transformasi linier dan melalui
penyatuan penyelidikannya dengan teori fungsi segitiga H. A. Schwarz, Klein
diarahkan pada fungsi modular eliptik, yang berutang nama mereka pada
kejadiannya dalam fungsi elips. Dia mendedikasikan serangkaian karya dasar yang
panjang kepada mereka dan, dengan R. Fricke, mempresentasikan teori lengkap
dari fungsi ini dalam dua jilid luas yang masih sangat diperlukan untuk
penelitian. Aspek individu dari teori tersebut diketahui sebelumnya. Itu adalah
pertanyaan di sini tentang fungsi holomorfik di bidang setengah bagian atas ℋ dengan sebuah
tiang pada tak terhingga, yang tetap invarian di bawah transformasi kelompok
modular
:
Jika
satu
, maka
himpunan
dari titik z,
dengan
Dan
tambahan
jika
, memiliki
setiap titik dalam ℋ tepat satu titik setara dengan titik di bawah Γ.
adalah domain fundamental untuk Γ relatif
terhadap
. Itu sudah
dikenali oleh Gauss. Pada tahun 1877, agak jauh dari Dedekind dan dan terlepas
dari dirinya, Klein menemukan invarian mendasar
yang menganggap setiap nilai dalam F tepat
sekali dan dengan cara dimana semua fungsi modular dapat dianggap sebagai
fungsi rasional.
Klein
selanjutnya menyelidiki subkelompok Γ1 dari Γ dengan indeks terbatas, domain
fundamental mereka, dan fungsi terkaitnya. Dia kemudian sampai di bidang fungsi
aljabar, yang dia teliti dengan konsep dan metode teori fungsi Riemann.
Integrasi dan perbedaan Abelan, dan dengan demikian bentuk modular, sebagai
generalisasi fungsi modular, mengarah pada fungsi modular pada Γ1. Kita juga
berhutang pada Klein kelompok kongruen. Ini adalah subkelompok Γ1 dari Γ yang
berisi kelompok semua transformasi
Untuk
bilangan natural tetap
.
yang paling tidak mungkin untuk sebuah
kelompok Γ1 Klein ditunjuk sebagai tingkat kelompok. Kelompok kongruen
berhubungan erat dengan teorema dasar teori bilangan. Teori fungsi modular
dikembangkan lebih lanjut oleh siswa langsung Klein, seperti A. Hurwitz dan R.
Fricke, dan terutama oleh Erich Hecke. Penerapannya pada beberapa variabel terutama disebabkan
oleh David Hilbert dan Carl Ludwig Siegel.
Dari
fungsi modular Klein sampai pada fungsi automorfik, yang, bersama dengan yang
pertama, mencakup fungsi periodik dan ganda berkala. Fungsi automorfik
didasarkan pada kelompok arbitrer Γ transformasi linier yang beroperasi pada
lingkungan Riemann atau pada subsetnya; Mereka memiliki titik interior dalam
domain definisi mereka yang memiliki lingkungan dimana tidak ada dua titik yang
setara dengan Γ. Mereka juga memiliki domain fundamental F. Klein mempelajari
berbagai jenis jaringan yang dihasilkan dari F oleh aksi Γ. Peran utama
dimainkan oleh Grenzkreisgruppen, dengan cara memotong bagian dalam lingkaran
yang masuk ke dalam dirinya sendiri di bawah Γ. Dan di bawah mereka ada banyak generator.
Kelompok-kelompok tersebut mengarah ke bidang fungsi aljabar, dan dengan
demikian Klein dapat menerapkan gagasan Riemann bahwa ia telah berkembang lebih
jauh. Pada saat yang sama dengan Klein dan bersaing dengan dia, Poincaré
mengembangkan teori fungsi automorfik. Namun, bertentangan dengan Klein, dia
menetapkan teorinya dalam hal ekspresi analitik-yang disebut seri Poincaré.
Korespondensi antara dua matematikawan selama tahun 1881 dan 1882, yang
bermanfaat bagi keduanya, dapat ditemukan dalam volume III karya Klein
Gesammelte mathematische Abhandlungen.
Jalan
dari fungsi automorphik ke fungsi aljabar dapat berjalan di kedua arah - itulah
inti dari pernyataan yang disebut Klein sebagai "teorema
fundamental," yang ditetapkan oleh dirinya dan Poincaré dalam karya-karya
yang sangat berpengaruh. Di antara teorema dasar, misalnya, adalah bagian
berikut dari Grenzkreistheorem: Misalkan
adalah polinomial yang tidak dapat direduksi
di
dan
di bidang bilangan kompleks. Kemudian satu
mendapatkan semua pasangan solusi dari persamaan
dalam bentuk
, di mana
dan
adalah fungsi rasional dalam
Atau fungsi periodik ganda, atau fungsi
automorfik di bawah kelompok Grenzkreis, sesuai dengan apakah permukaan Riemann
yang sesuai dengan
adalah genus
, atau lebih
tinggi dari
. Variabel
dikatakan Grenzkreis uniformizing. Ini didefinisikan dengan baik hingga transformasi
linier. Klein, seperti Poincaré, bekerja dengan teorema fundamental tanpa bisa
membuktikannya sepenuhnya. Ini pertama kali dilakukan pada awal abad ke-20 oleh
Paul Koebe. Kemajuan yang dibuat dalam teori fungsi automorfik sejak tahun 1930
terutama disebabkan oleh W. H. H. Petersson (lahir 1902).
Pada
tahun 1890-an Klein sangat tertarik dengan fisika dan teknik matematika. Salah
satu hasil pertama dari pergeseran minat ini adalah buku teks yang disusunnya
dengan A. Sommerfeld tentang teori giroskop. Masih merupakan standar kerja di
bidang mekanika ini.
Klein
tidak senang dengan sifat matematika kontemporer yang semakin abstrak.
Keprihatinannya yang lama dengan aplikasi semakin diperkuat oleh kesan yang dia
terima selama dua kunjungan ke Amerika Serikat. Dia mencari, di satu sisi,
untuk membangkitkan perasaan lebih besar untuk aplikasi di antara matematikawan
murni dan, di sisi lain, untuk memimpin para insinyur untuk mendapatkan
apresiasi matematika yang lebih besar sebagai sains fundamental. Tujuan pertama
dimajukan oleh pendirian, sebagian besar melalui inisiatif Klein, dari Institut
Penelitian Aeronautika dan Hidrodinamika Göttingen. Pada waktu itu institusi semacam itu masih jarang
terjadi di kota-kota universitas. Selain itu, pada pergantian abad ia mengambil
bagian aktif dalam proyek penerbitan besar Encyklopädie
der mathematischen Wissenschaften mit Einschluss ihrer Anwendungen. Dia
sendiri adalah editor, bersama dengan Konrad Müller, dari empat jilid jurusan
mekanika.
Betapa
gurih dan merangsang guru Klein dapat dilihat dari angka empat puluh delapan
disertasi yang disiapkan di bawah pengawasannya. Mulai tahun 1900 ia mulai
menaruh minat pada instruksi matematika di bawah tingkat universitas sambil
terus melanjutkan fungsi akademisnya. Perubahan penting yang
direkomendasikan adalah pengenalan di sekolah menengah dasar dari kalkulus
diferensial dan integral dan konsep fungsi. Seorang advokat untuk memodernisasi pengajaran matematika
di Jerman, pada tahun 1905 ia memainkan peran yang menentukan dalam merumuskan
"Meraner Lehrplanentwürfe." Perubahan penting yang direkomendasikan
adalah pengenalan di sekolah menengah dasar dari kalkulus diferensial dan
integral dan konsep fungsi. Pada tahun 1908 di Kongres Internasional
Matematikawan di Roma, Klein terpilih sebagai ketua Komisi Internasional untuk
Instruksi Matematika. Sebelum Perang Dunia I, cabang komisi Jerman menerbitkan
sebuah karya multivolume yang berisi laporan rinci tentang pengajaran
matematika di semua jenis institusi pendidikan di kekaisaran Jerman.
Klein sempat dianugrahkan 3 penghargaan
semasa hidupnya, yaitu De Morgan Medal
(1893), Copley Medal (1912), dan Ackermann-Teubner Memorial Award (1914).
Penghargaan tersebut menjadi bukti nyata bahwa ide yang telah dikemukakan oleh
Fleix Klein amat berguna dan berjasa dalam perkembangan hidup manusia, baik
dalam matematika maupun dalam perkembangan teknologi sekarang ini. Melihat jasa
yang sebesar ini, rasanya miris jika seorang Felix Klein tidak diabadikan
sebagai salah satu ilmuwan besar yang pernah hadir dalam peradaban manusia.
BIBLIOGRAFI
I.
Karya
Asli. Kertas Klein disatukan dalam matematik Gesammelte Abhandlungen, 3 jilid.
(Berlin, 1921-1923). Bukunya termasuk über
Riemanns Theorie der algebraischen Funktionen und ihrer Integrale (Leipzig,
1882); Vorlestungen über das Ikosaeder
und die Auflösung der gleichungen om 5. Grade (Leipzig, 1884); Vorlesungen über mati Theorie der
elliptischen Modulfunktionen, 2 jilid. (Leipzig, 1890-1892), ditulis dengan
R. Fricke; Über mati Theorie des Kreisels,
4 jilid. (Leipzig, 1897-1910), ditulis dengan A. Sommerfeld; Vorlesungen über mati Theorie der
automorphen Funktionen, 2 jilid. (Leipzig, 1897-1912), ditulis dengan R.
Fricke; Elementarmathematik vom höheren
Standpunkt aus, 3 jilid. (Berlin, 1924-1928); Die Entwicklung der Mathematik im 19.Jahrhundert, 2 jilid. (Berlin,
1926); Vorlesungen über höhere Geometrie
(Berlin, 1926); Vorlesungen über
nicht-euklidische Geometrie (Berlin, 1928); Dan Vorlesungen über meninggal hypergeometrische Funktion (Berlin,
1933).
II.
Sastra
Sekunder. Lihat Richard Courant, "Felix Klein," di Jahresberichte der
Deutschen Mathematikervereiningung, 34 (1925), 197-213; Koleksi artikel oleh R.
Fricke, A. Voss, A. Schönflies, C. Carathéodory, A. Sommerfeld, dan L. Prandtl,
"Felix Klein zur Feier seines 70. Geburtstages," yang Naturwissenschaften,
7, no. 17 (1919); G. Hamel, "F. Klein als Mathematiker, "di
Sitzungsberichte der Berliner mathematischen Gesellschaft, 25 (1926), 69-80; W.
Lorey, "Klein persönlichkeit und seine Verdienste um die höhere
Schule," ibid., 54-68; Dan L. Prandtl, "Kleins Verdienste di
matematik matematik matinya," ibid., 81-87.