数学,科学的皇后
同学们最熟知的数学家中一定有高斯这样一位成就丰硕又高产的数学大师。他计算1+2+3+……+100的故事流传很广。
高斯7岁那年开始上学。10岁的时候,他进入了学习数学的班级,这是一个首次创办的班,孩子们在这之前都没有听说过算术这么一门课程。数学教师是布特纳,他对高斯的成长也起了一定作用。
一天,老师布置了一道题,1+2+3······这样从1一直加到100等于多少。
高斯很快就算出了答案,起初高斯的老师布特纳并不相信高斯算出了正确答案:"你一定是算错了,回去再算算。”高斯非常坚定,说出答案就是5050。高斯是这样算的1+100=101,2+99=101······50+51=101。从1加到100有50组这样的数,所以50X101=5050。
布特纳对他刮目相看。他特意从汉堡买了最好的算术书送给高斯,说:“你已经超过了我,我没有什么东西可以教你了。”接着,高斯与布特纳的助手巴特尔斯建立了真诚的友谊,直到巴特尔斯逝世。他们一起学习,互相帮助,高斯由此开始了真正的数学研究。
高斯全名约翰·卡尔·弗里德里希·高斯(Johann Carl Friedrich Gauss ,1777年4月30日-1855年2月23日),是德国著名数学家、物理学家、天文学家、大地测量学家。是近代数学奠基者之一,被认为是历史上最重要的数学家之一,并享有“数学王子”之称。高斯和阿基米德、牛顿并列为世界三大数学家。一生成就极为丰硕,以他名字“高斯”命名的成果达110个,属数学家中之最。他对数论、代数、统计、分析、微分几何、大地测量学、地球物理学、力学、静电学、天文学、矩阵理论和光学皆有贡献。
高斯的科研生涯中,他的母亲、舅舅、老师都扮演了不可或缺的角色,给予他不断开启智慧和思考的动力,而布伦兹维克公爵却是他生命中最重要的贵人。出身贫苦的他正是有了公爵长期的资助,才使得高斯得以无忧虑地全身心投入到自己的科学研究中。当时的欧洲正是有着这样一种对于科学的敬重,才促使了一大批的科学家脱颖而出,为人类的进步发展做出卓绝的贡献。
1796年高斯19岁,发现了正十七边形的尺规作图法,解决了自欧几里德以来悬而未决的一个难题。同年,发表并证明了二次互反律。这是他的得意杰作,一生曾用八种方法证明,称之为“黄金律” 。
1799年,高斯完成了博士论文,获黑尔姆施泰特大学的博士学位,回到家乡布伦兹维克,虽然他的博士论文顺利通过了,被授予博士学位,同时获得了讲师职位,但他没有能成功地吸引学生,因此只能回老家-又是公爵伸手救援他。
公爵继续慷慨资助高斯的研究,使得他能在1803年谢绝圣彼得堡提供的教授职位,他一直是圣彼得堡科学院通讯院士。
公爵为高斯付诸了长篇博士论文的印刷费用,送给他一幢公寓,又为他印刷了《算术研究》,使该书得以在1801年问世;还负担了高斯的所有生活费用。所有这一切,令高斯十分感动。他在博士论文和《算术研究》中,写下了情真意切的献词:"献给大公","你的仁慈,将我从所有烦恼中解放出来,使我能从事这种独特的研究"。
高斯曾说数学是科学的皇后。他一生致力于科学研究,正是保有着对真理的探求欲望使得他成为了历史上最伟大的数学家之一。
高斯是最早怀疑欧几里得几何学是自然界和思想中所固有的那些人之一。欧几里得是建立系统性几何学的第一人。他模型中的一些基本思想被称作公理,它们是透过纯粹逻辑构造整个系统的出发点。在这些公理中,平行线公理一开始就显得很突出。按照这一公理,通过不在给定直线上的任何点只能作一条与该直线平行的线。高斯的怀疑引领他打开了非欧几何的窗户。
爱因斯坦曾评论说:“高斯对于近代物理学的发展,尤其是对于相对论的数学基础所作的贡献(指曲面论),其重要性是超越一切,无与伦比的。”
贝尔曾经这样评论高斯:在高斯死后,人们才知道他早就预见一些十九世纪的数学,而且在1800年之前已经期待它们的出现。如果他能把他所知道的一些东西泄漏,很可能比当今数学还要先进半个世纪或更多的时间。