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德国数学王子高斯

2010-12-13 18:51:47 来源:搜集整理 作者:天马王 评论:0 点击:
高斯,德国著名数学家、物理学家、天文学家、大地测量学家。他有数学王子的美誉,并被誉为历史上伟大的数学家之一,和阿基米德、牛顿、欧拉同享盛名。

高斯,德国著名数学家、物理学家、天文学家、大地测量学家。他有数学王子的美誉,并被誉为历史上伟大的数学家之一,和阿基米德、牛顿、欧拉同享盛名。1777430日,高斯生于不伦瑞克的一个工匠家庭,高斯是一对普通夫妇的儿子。他的母亲是一个贫穷石匠的女儿,虽然十分聪明,但却没有接受过教育,近似于文盲。在她成为高斯父亲的第二个妻子之前,她从事女佣工作。他的父亲曾做过园丁,工头,商人的助手和一个小保险公司的评估师。当高斯三岁时便能够纠正他父亲的借债账目的事情,已经成为一个轶事流传至今。他曾说,他在麦仙翁堆上学会计算。能够在头脑中进行复杂的计算,是上帝赐予他一生的天赋。幼时家境贫困,但聪敏异常,受一贵族资助才进学校受教育。

当高斯12岁时,已经开始怀疑元素几何学中的基础证明。当他16岁时,预测在欧氏几何之外必然会产生一门完全不同的几何学。他导出了二项式定理的一般形式,将其成功的运用在无穷级数,并发展了数学分析的理论。

高斯的老师Bruettner与他助手Martin Bartels很早就认识到了高斯在数学上异乎寻常的天赋,同时Herzog Carl Wilhelm Ferdinand von Braunschweig也对这个天才儿童留下了深刻印象。于是他们从高斯14岁起,便资助其学习与生活。

1792年,15岁的高斯进入Braunschweig学院。在那里,高斯开始对高等数学作研究。独立发现了二项式定理的一般形式、数论上的二次互反律”(Law of Quadratic Reciprocity)质数分布定理”(prime numer theorem)、及算术几何平均”(arithmetic-geometric mean)

1795年高斯进入哥廷根大学,18岁的高斯发现了质数分布定理和最小二乘法。通过对足够多的测量数据的处理后,可以得到一个新的、概率性质的测量结果。在这些基础之上,高斯随后专注于曲面与曲线的计算,并成功得到高斯钟形曲线(正态分布曲线)。其函数被命名为标准正态分布(或高斯分布),并在概率计算中大量使用。

1796年,在高斯19岁时,仅用没有刻度的尺子与圆规便构造出了正17边形(阿基米德与牛顿均未画出)。并为流传了2000年的欧氏几何提供了自古希腊时代以来的第一次重要补充。

高斯在计算的谷神星轨迹时总结了复数的应用,并且严格证明了每一个n阶的代数方程必有n个复数解。在他的第一本著名的著作《数论》中,作出了二次互反律的证明,成为数论继续发展的重要基础。在这部著作的第一章,导出了三角形全等定理的概念。

1805105日,高斯与来自BraunschweigJohanna Elisabeth Rosina Osthoff小姐(1780-1809)结婚。在公元1806821日迎来了他生命中的第一个孩子约瑟。此后,他又有两个孩子,Wilhelmine18091840)和Louis18091810)。1807年高斯成为哥廷根大学的教授和当地天文台的台长。

1818年至1826年之间高斯主导了汉诺威公国的大地测量工作。通过他发明的以最小二乘法为基础的测量平差的方法和求解线性方程组的方法,显著的提高了测量的精度。出于对实际应用的兴趣,他发明了日光反射仪,可以将光束反射至大约450公里外的地方。高斯后来不止一次地为原先的设计作出改进,试制成功被广泛应用于大地测量的镜式六分仪。
   
19世纪30年代,高斯发明了磁强计,辞去了天文台的工作,而转向物理研究。他与韦伯(18041891)在电磁学的领域共同工作。他比韦伯年长27岁,以亦师亦友的身份进行合作。1833年,通过受电磁影响的罗盘指针,他向韦伯发送了电报。这不仅仅是从韦伯的实验室与天文台之间的第一个电话电报系统,也是世界首创。尽管线路才8千米长。1840年他和韦伯画出了世界第一张地球磁场图,而且定出了地球磁南极和磁北极的位置,并于次年得到美国科学家的证实。并从1840年起63岁的高斯开始学习俄语,并最终掌握了这门外语。最终高斯成为和微分几何的始祖(高斯,雅诺斯、罗巴切夫斯基)中最重要的一人。

高斯的肖像已经被印在从1989年至2001年流通的10德国马克的纸币上。他的成就遍及数学的各个领域,在数论、非欧几何、微分几何、超几何级数、复变函数论以及椭圆函数论等方面均有开创性贡献。他十分注重数学的应用,并且在对天文学、大地测量学和磁学的研究中也偏重于用数学方法进行研究。

1855223日清晨,高斯在哥廷根于睡梦中去世。

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