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数学人物志——王子高斯

 阿里山图书馆 2023-07-20 发布于北京

"It is not knowledge, but the act of learning, not possession but the act of getting there, which grants the greatest enjoyment." (最大的享受不在于拥有知识,而在于学习的过程,不在于拥有,而在于达到那个目标的过程。),好了这期的数学人物志,到我们的数学王子——约翰·卡尔·弗里德里希·高斯。

    容许我将他那些响亮的称呼慢慢介绍,什么历史上最伟大的数学家之一,享有首席数学家的美誉,从这些赤裸裸的赞美来看,大概能猜出他的逼格是最高的那一类的。高斯的格调虽然很高,但是本人的性格却可以用谦逊、内向、执着、自律和追求完美来形容。他本人在数学上的成就可以说是高出天际了(下面我们会有所介绍的),但他很少炫耀自己的成就。

    他常常对自己的工作保持谦虚态度,并乐于与其他人分享知识和经验。同时他也内向,过多地参与社交活动。他倾向于远离媒体和公众关注,更专注于数学研究。

    他同时极其执着。对解决数学难题有着无与伦比的毅力和坚持力。他花费了大量的时间和精力来攻克各种数学难题,并且不轻易放弃,直到找到解决方案。

    另外他还是一一个完美主义者,总是在寻求解决问题的最佳方法。他对数学的严谨性和精确性有着极高的标准,并追求在数学推理中的完美逻辑和证明。

    大家耳熟能详的故事就是高斯在小学五年级时候,速算从1一直加到100的和,这个只是他人生中一个小小的插曲,与他后面那些逼格拉满的著作而言,不值一提。

    高斯在其1799年的博士论文中很大程度阐明了复数的概念和应用,并且严格证明了代数基本定理。(在数学中凡是带有基本两字的定理,一般而言都是top这一类的)在此之前,包括让·勒朗·达朗贝尔在内的数学家提出了对此定理错误的证明,高斯的论文也包含对达朗贝尔证明的批评。所以说牛逼的数学家,一定是从批判另外一个牛逼的数学家开始。

    再说一点点吧,希望不至于摧毁你在数学上继续走下去的决心。高斯12岁时,他已经开始怀疑几何原本中的基础证明。16岁时,预测了欧式几何之外必然会产生一门完全不同的几何学,即非欧几里得几何学。

    他导出了二项式定理的一般形式,将其成功运用在无穷级数,并发展了数学分析的理论。 

    1796年,19岁的高斯完成《正17边形尺规作图之理论与方法》,成为第一位用尺规作图成功画出正17边形的人。(但这种表示是错误,因为高斯从来没有真正去利用尺规画出正17边形)他做的是彻底终结这一自古希腊以来的难题。他断言正多边形能用尺规作图(那时称为可作图的多边形)当且仅当该正多边形的边数是2的k次方和任意个(可为0个)相异费马素数的乘积。

    当然我们伟大的高斯在决定进入数学这一领域也曾经犹豫过,不过当他解决了正17边形可尺规作图这一问题后,就决定将数学作为自己一生的事业,高斯本人对这个结果感到非常满意,以至于他要求在自己的墓碑上刻一个正十七边形,但因容易被错看成圆形而被石匠拒绝。(这石匠也是真男人)

    高斯给出二次互反律的第一个证明。(我当初学习二次互反律的时候,怎么看也看不懂,被它折磨地死去活来,我恨它)不过这个定律让我们能确定同余运算下任何二次方程的可解性。

    在高斯那个时代,他就猜测素数如何在整数间分布,不过这个猜想一直到1896年才由法国数学家雅克-阿达马和比利时数学家德拉瓦-莱普森先后给出独立证明。同年还高斯发现,每个正整数都可以表示为最多三个三角数的和,并在他的日记中记下:“EYPHKA!num =Δ+Δ'+Δ”。据此他发表了有限域中一多项式解的个数的结果,150年后,另外一名数学家安得烈-韦伊也由此受到了启发,给出了韦伊猜想。

    我们以高斯的著作来对他的成就做一个收尾,如果你真正想要了解他的逼格有多高,那么就去学习他的理论,这是了解一个数学家和尊重一个数学家最好的方式。

    高斯不喜欢教学是公认的,但是他教出来的学生却是一个比一个名气大。理查德-戴德金(一定听过戴德金分割),黎曼(黎曼猜想)和弗里德里希-贝塞尔(贝塞尔函数,贝塞尔不等式)

    高斯完美诠释了我不喜欢,只是因为我不想这句话,好了,但愿你看完这些以后还决定继续留在数学这条路上。如果你决定了,我再告诉你一个事实,那就是这门学科大概是由少数几个天才来推动的,嗯,剩下的那些基本都是炮灰,不过炮灰有炮灰的作用,好吧我也不是那么坏,就这样吧,下期再见。

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