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高斯

 青梅煮茶 2016-06-26
1796年的一个晚上,哥廷根大学,一个19岁的青年照例开始做导师每天单独布置的数学题。前两题顺利,第三题写在一张小纸条上,要求只用圆规和一把没有刻度的直尺做出正17边形。青年没在意,做着做着,却感到越来越吃力。困难激起了他的斗志,他拿着圆规和直尺,在纸尝试着一些超常规的思路。直到窗外露出一丝曙光,青年长舒一口气,终于解出来了。导师看到作业当即惊呆了。他声音颤抖地说:“知道吗,你解开了一道有两千多年历史的数学悬案!阿基米德没有解出来,牛顿也没有解出来,你竟然一个晚上就解出来了!我最近正研究这道难题,昨天给你布置习题时,不小心把那张小纸条夹在了给你的题目里。”这个青年就是高斯。

卡尔·弗里德里希·高斯(Johann Karl Friedrich Gauss)出生在德国一个极普通的家庭,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。

天才的高斯很小的时候就显露出在数学方面的特殊天赋,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。他上小学之后,高斯用很短的时间计算出了小学老师布置的任务:对自然数从1到100的求和。他所使用的方法是:对50对构造成和101的数列求和

(1+100,2+99,3+98……),同时得到结果:5050。这一年,高斯9岁。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。

高斯在老师和长辈们眼中简直是个天才,父亲格尔恰尔德·迪德里赫对高斯要求极为严厉,甚至有些过份,常常喜欢凭自己的经验为年幼的高斯规划人生。

在成长过程中,幼年的高斯主要得力于母亲和舅舅。他的舅舅富有智慧,为人热情而又聪明能干,事业颇有成就。他发现姐姐的儿子聪明伶利,因此把一部分精力花在这位小天才身上,用生动活泼的方式开发高斯的智力。正是由于舅舅慧眼识英才,经常劝导姐夫让孩子向学者方面发展,才使得高斯没有成为泥瓦匠。

高斯的母亲对他的帮助也十分重要,他的母亲罗捷雅直到34岁才出嫁,生下高斯时已有35岁了。她性格坚强、聪明贤慧、富有幽默感。高斯一生下来,就对一切现象和事物十分好奇,而且决心弄个水落石出,这已经超出了一个孩子能被许可的范围。当丈夫为此训斥孩子时,她总是支持高斯,坚决反对顽固的丈夫想把儿子变得跟他一样无知。

罗捷雅真地希望儿子能干出一番伟大的事业,对高斯的才华极为珍视。在高斯19岁那年,尽管他已做出了许多伟大的数学成就,但她仍向数学界的朋友W.波尔约问道:高斯将来会有出息吗?W.波尔约说她的儿子将是'欧洲最伟大的数学家',为此她激动得热泪盈眶。

7岁那年,高斯第一次上学了。头两年没有什么特殊的事情。1787年高斯10岁,他进入了学习数学的班次,这是一个首次创办的班,数学教师是布特纳,他对高斯的成长也起了一定作用。

1788年,11岁的高斯进入新的学校,在那里,他所有的功课都极好,特别是古典文学、数学尤为突出。经过巴特尔斯等人的引荐,布伦兹维克公爵召见了14岁的高斯。这位朴实、聪明但家境贫寒的孩子赢得了公爵的同情,公爵慷慨地提出愿意作高斯的资助人,让他继续学习。布伦兹维克公爵在高斯的成才过程中起了举足轻重的作用。

1792年高斯进入布伦兹维克的卡罗琳学院继续学习。1795年,公爵又为他支付各种费用,送他入德国著名的哥丁根大学,这样就使得高斯得以按照自己的理想,勤奋地学习和开始进行创造性的研究。

1799年,高斯完成了博士论文,虽然他的论文顺利通过了,已被授予博士学位,同时获得了教职,但他没有能吸引住学生,因此只能回老家。此时,又是公爵伸手救援他,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》,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”。

1806年,公爵在抵抗拿破仑统帅的法军时不幸阵亡,这给高斯以沉重打击。他悲痛欲绝,长时间对法国人有一种深深的敌意。大公的去世给高斯带来了经济上的拮据,德国处于法军奴役下的不幸,以及第一个妻子的逝世,这一切使得高斯有些心灰意冷,但他性格刚强,从不向他人透露自己的窘况。直到19世纪,后人整理他的未公开的数学手稿时才得知他那时的心态。在一篇讨论椭圆函数的手搞中,突然插入了一段细微的铅笔字:“对我来说,死去也比这样的生活更好受些。”

为了不使德国失去最伟大的天才,在德国著名学者洪堡努力下,为高斯争取到了哥丁根教授职位。洪堡等人的努力,不仅使得高斯一家人有了舒适的生活环境,高斯本人可以充分发挥其天才,而且为哥丁根数学学派的创立、德国成为世界科学中心和数学中心创造了条件。同时,这也标志着科学研究社会化的一个良好开端。

高斯有'数学王子'、'数学家之王'的美称、被认为是人类有史以来'最伟大的四位数学家之一',与阿基米德、牛顿、欧拉齐名。高斯的数学研究几乎遍及所有领域,在数论、代数学、非欧几何、复变函数和微分几何等方面都做出了开创性的贡献。他还把数学应用于天文学、大地测量学和磁学的研究,发明了最小二乘法原理。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。

高斯开辟了许多新的数学领域,从最抽象的代数数论到内蕴几何学,都留下了他的足迹。如果我们把18世纪的数学家想象为一系列的高山峻岭,那么最后一个令人肃然起敬的巅峰就是高斯;如果把19世纪的数学家想象为一条条江河,那么其源头就是高斯。

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