Кто такой гаусс и что он открыл
Карл Гаусс
Иоганн Карл Фридрих Гаусс (1777-1855) – немецкий математик, механик, физик, астроном и геодезист. Один из величайших математиков в истории человечества, которого называют «королем математиков».
Лауреат медали Копли, иностранный член Шведской и Петербургской академий наук, английского Королевского общества.
В биографии Гаусса есть множество интересных фактов, о которых мы расскажем в данной статье.
Итак, перед вами биография Карла Гаусса.
Биография Гаусса
Карл Гаусс появился на свет 30 апреля 1777 г. в немецком городе Геттинген. Он рос и воспитывался в простой малограмотной семье.
Отец математика, Гебхард Дитрих Гаусс, работал садовником и каменщиком, а мать, Доротея Бенц, была дочерью строителя.
Детство и юность
Незаурядные способности Карла Гаусса начали появляться еще в раннем возрасте. Когда ребенку едва исполнилось 3 года, он уже овладел чтением и письмом.
Интересен факт, что в 3-летнем возрасте Карл исправлял ошибки отца, когда тот вычитал или складывал числа.
Мальчик с поразительной легкостью выполнял разные вычисления в уме, не прибегая к счетам и другим приспособлениям.
Со временем учителем Гаусса стал Мартин Бартельс, который позже будет обучать и Николая Лобачевского. Он сразу же разглядел в ребенке невиданный талант и смог выхлопотать ему стипендию.
Благодаря этому, Карлу удалось окончить колледж, в котором он учился в период 1792-1795 гг.
В то время биографии юноша интересовался не только математикой, но и литературой, читая английские и французские произведения в подлиннике. Кроме этого, он прекрасно знал латинский язык, на котором написал множество своих работ.
В студенческие годы Карл Гаусс глубоко исследовал труды Ньютона, Эйлера и Лагранжа. Уже тогда он смог доказать закон взаимности квадратичных вычетов, чего не удалось сделать даже Эйлеру.
Также парень проводил изучения в области «нормального распределения ошибок».
Научная деятельность
В 1795 Карл поступил в Геттингенский университет, где проучился 3 года. За это время он сделал множество разных открытий.
Гаусс смог построить 17-угольник посредством циркуля и линейки, и решить проблему построения правильных многоугольников. Одновременно с этим он увлекался эллиптическими функциями, неевклидовой геометрией и кватернионами, открытыми им за 30 лет до Гамильтона.
Во время написания своих работ, Карл Гаусс всегда подробно излагал свои мысли, избегая абстрактных формулировок и какой-либо недосказанности.
В 1801 г. математик опубликовал свой знаменитый труд «Арифметические исследования». В нем затрагивались самые разные области математики, включая теорию чисел.
В то время Гаусс стал приват-доцентом Брауншвейгского университета, а позже был избран членом-корреспондентом в Петербургскую Академию наук.
В 24-летнем возрасте Карл проявил интерес к астрономии. Он изучал небесную механику, орбиты малых планет и их возмущения. Ему удалось найти способ определения элементов орбиты по 3-м полным наблюдениям.
Вскоре о Гауссе начали говорить во всей Европе. Многие государства приглашали его на работу, включая Россию.
Карл получил должность профессора в Геттингене, а также был назначен руководителем Геттингенской обсерватории.
В 1809 г. мужчина закончил новый труд, под названием «Теория движения небесных тел». В нем он подробно описал каноническую теорию учета возмущений орбит.
В следующем году Гаусс удостоился премии Парижской академии наук и золотой медали Лондонского королевского общества. Его вычислениями и теоремами пользовались во всем мире, называя его «королем математики».
В последующие годы биографии Карл Гаусс продолжил делать новые открытия. Он изучал гипергеометрический ряд и вывел первое доказательство основной теоремы алгебры.
В 1820 г. Гаусс провел геодезическую съемку Ганновера, применяя свои новаторские методы исчисления. В результате он стал родоначальником высшей геодезии. В науке появился новый термин – «гауссова кривизна».
Одновременно с этим Карл заложил фундамент для развития дифференциальной геометрии. В 1824 г. его избрали иностранным членом Петербургской Академии наук.
В следующем году математик открывает гауссовы комплексные целые числа, а позже публикует очередную книгу «Об одном новом общем законе механики», в которой также содержится немало новых теорем, понятий и основополагающих вычислений.
Со временем Карл Гаусс познакомился с молодым физиком Вильгельмом Вебером, с которым он занялся изучением электромагнетизма. Ученые изобретают электрический телеграф и проводят ряд экспериментов.
В 1839 г. 62-летний мужчина выучил русский язык. Многие его биографы утверждают, что он овладел русским для того, чтобы изучить открытия Лобачевского, о котором он высоко отзывался.
Позже Карл написал 2 труда – «Общая теория сил притяжения и отталкивания, действующих обратно пропорционально квадрату расстояния» и «Диоптрические исследования».
Коллеги Гаусса удивлялись его поразительной работоспособности и математическому таланту. В какой бы области он ни работал, ему удавалось везде делать открытия и усовершенствовать уже имеющиеся достижения.
Карл никогда не публиковал свои идеи, которые по его мнению были «сырыми» или незавершенными. По причине того, что он медлил с изданием многих собственных открытий, его опередили другие ученые.
Однако ряд научных достижений Карла Гаусса и так делал его недосягаемой фигурой, в области математики и многих других точных наук.
В его честь была названа единица измерения магнитной индукции в системе СГС, система единиц для измерения электромагнитных величин, а также одна из основополагающих астрономических постоянных – постоянная Гаусса.
Личная жизнь
Карл женился в возрасте 28 лет на девушке по имени Иоганна Остгоф. В этом браке родилось трое детей, из которых выжили двое – сын Йозеф и дочь Минна.
Супруга Гаусса скончалась спустя 4 года после свадьбы, вскоре после рождения третьего ребенка.
Через несколько месяцев ученый женился на Вильгельмине Вальдек, подруге его покойной жены. В этом союзе на свет появилось еще трое детей.
После 21 года супружеской жизни Вильгельмина умерла. Гаусс тяжело перенес уход возлюбленной, в результате чего у него началась тяжелая бессонница.
Смерть
Карл Гаусс умер 23 февраля 1855 года в Геттингене в возрасте 77 лет. За его огромный вклад в науку, монарх Ганновера Георг 5 распорядился отчеканить медаль с изображением великого математика.
Фото Гаусса
Гаусс на смертном одре 
Монета с Гауссом 
Могила Гаусса
Исторический очерк о великом математике Карле Фридрихе Гауссе
Карл Фридрих Гаусс
Математик и историк математики Джереми Грей рассказывает Гауссе и его огромном вкладе в науку, о теории квадратичных форм, открытии Цереры, и неевклидову геометрию*
Портрет Гаусса Эдуарда Ритмюллера на террасе обсерватории Геттингена // Карл Фридрих Гаусс: Титан науки Г. Уолдо Даннингтона, Джереми Грея, Фриц-Эгберт Дохе
Карл Фридрих Гаусс был немецким математиком и астрономом. Он родился у бедных родителей в Брауншвейге в 1777 году и скончался в Геттингене в Германии в 1855 году, и к тому времени все, кто его знал, считали его одним из величайших математиков всех времен.
Изучение Гаусса
Как мы изучаем Карла Фридриха Гаусса? Ну, когда дело доходит до его ранней жизни, мы должны полагаться на семейные истории, которыми поделилась его мать, когда он стал знаменитым. Конечно, эти истории склонны к преувеличению, но его замечательный талант был заметен, уже когда Гаусс был в раннем подростковом возрасте. С тех пор у нас появляется все больше записей о его жизни.
Когда Гаусс вырос и стал замечен, у нас начали появляться письма о нем людьми, которые его знали, а также официальными отчетами разного рода. У нас также есть длинная биография его друга, написанная на основе бесед, которые они имели в конце жизни Гаусса. У нас есть его публикации, у нас очень много его писем к другим людям, и много материала он написал, но так и не опубликовал. И, наконец, у нас есть некрологи.
Ранняя жизнь и путь к математике
Отец Гаусса занимался различными делами, был рабочим, мастером строительной площадки и купеческим ассистентом. Его мать была умной, но едва грамотной, и посвятила всю себя Гауссу до самой своей смерти в возрасте 97 лет. Похоже, что Гаусс был замечен как одаренный ученик еще в школе, в одиннадцать лет, его отца убедили отправить его в местную академическую школу, вместо того, чтобы заставить его работать. В то время Герцог Брауншвейгский стремился модернизировать своё герцогство, и привлекал талантливых людей, которые бы помогли ему в этом. Когда Гауссу исполнилось пятнадцать, герцог привел его в коллегию Каролинум для получения им высшего образования, хотя к тому времени Гаусс уже самостоятельно изучил латынь и математику на уровне высшей школы. В возрасте восемнадцати лет он поступил в Геттингенский университет, а в двадцать один уже написал докторскую диссертацию.
Первоначально Гаусс собирался изучать филологию, приоритетный предмет в Германии того времени, но он также проводил обширные исследования по алгебраическому построению правильных многоугольников. В связи с тем, что вершины правильного многоугольника из N сторон задаются решением уравнения 
(что численно равно 
. Гаусс обнаружил, что при n = 17 уравнение факторизуется таким образом, что правильный 17-сторонний многоугольник может быть построен только по линейке и циркуля. Это был совершенно новый результат, греческие геометры не подозревали об этом, и открытие вызвало небольшую сенсацию — новости об этом даже были опубликованы в городской газете. Этот успех, который пришел, когда ему едва исполнилось девятнадцать, заставил его принять решение изучать математику.
Но то, что сделало его знаменитым, было два совершенно разных явления в 1801 году. Первым было издание его книги под названием «Арифметические рассуждения», которая полностью переписала теорию чисел и привела к тому, что она( теория чисел) стала, и до сих пор является, одним из центральных предметов математики. Она включает в себя теорию уравнений вида x ^ n — 1, являющейся одновременно очень оригинальной и в то же время легко воспринимаемой, а также гораздо более сложную теорию, называемую теорией квадратичной формой. Это уже привлекло внимание двух ведущих французских математиков, Джозефа Луи Лагранжа и Адриена Мари Лежандра, которые признали, что Гаусс ушел очень далеко за пределы всего того, что они делали.
Вторым важным событием было повторное открытие Гауссом первого известного астероида. Он был найден в 1800 году итальянским астрономом Джузеппе Пьяцци, который назвал его Церерой в честь римской богини земледелия. Он наблюдал ее в течение 41 ночи, прежде чем она исчезла за солнцем. Это было очень захватывающее открытие, и астрономы очень хотели знать, где он появится снова. Только Гаусс рассчитал это правильно, чего не сделал никто из профессионалов, и это сделало его имя как астронома, которым он и остался на многие годы вперед.
Поздняя жизнь и семья
Первая работа Гаусса была математиком в Геттингене, но после открытия Цереры, а затем и других астероидов он постепенно переключил свои интересы на астрономию, а в 1815 году стал директором Геттингенской обсерватории, и занимал эту должность почти до самой смерти. Он также оставался профессором математики в Геттингенском университете, но это, похоже, не требовало от него большого преподавания, а записи о его контактах с молодыми поколениями была довольно незначительной. Фактически, он, кажется, был отчужденной фигурой, более комфортной и общительной с астрономами, и немногими хорошими математиками в его жизни.
В 1820-х годах он руководил массированным исследованием северной Германии и южной Дании и в ходе этого переписывал теорию геометрии поверхностей или дифференциальную геометрию, как ее называют сегодня.
Гаусс женился дважды, в первый раз довольно счастливо, но когда его жена Джоанна умерла во время родов в 1809 году, он снова женился на Минне Вальдек, но этот брак оказался менее успешным; Она умерла в 1831 году. У него было трое сыновей, двое из которых эмигрировали в Соединенные Штаты, скорее всего, потому что их отношения с отцом были проблемными. В результате в Штатах существует активная группа людей, которые ведут свое происхождение от Гаусса. У него также было две дочери, по одной от каждого брака.
Величайший вклад в математику
Рассматривая вклад Гаусса в этой области, мы можем начать с метода наименьших квадратов в статистике, который он изобрел, чтобы понять данные Пьяцци и найти астероид Церера. Это был прорыв в усреднении большого количества наблюдений, все из которых были немного не точными, чтобы получить из них наиболее достоверную информацию. Что касается теории чисел, говорить об этом можно очень долго, но он сделал замечательные открытия о том, какие числа могут быть выражены квадратичными формами, которые являются выражениями вида 
. Вам может казаться, что это важно, но Гаусс превратил то, что было собранием разрозненных результатов в систематическую теорию, и показал, что многие простые и естественные гипотезы имеют доказательства, которые лежат в том, что похоже на другие разделы математики вообще. Некоторые приемы, которые он изобрел, оказались важными и в других областях математики, но Гаусс обнаружил их еще до того, как эти ветви были правильно изучены: теория групп — пример.
Его работа по уравнениям вида 
и, что более удивительно, по глубоким особенностям теории квадратичных форм, открыла использование комплексных чисел, например, для доказательства результатов о целых числах. Это говорит о том, что многое происходило под поверхностью предмета.
Позже, в 1820-х годах, он обнаружил, что существует концепция кривизны поверхности, которая является неотъемлемой частью поверхности. Это объясняет, почему некоторые поверхности не могут быть точно скопированы на другие, без преобразований, как мы не можем сделать точную карту Земли на листе бумаги. Это освободило изучение поверхностей от изучения твердых тел: у вас может быть яблочная кожура, без необходимости представления яблока под ней.
Поверхность с отрицательной кривизной, где сумма углов треугольника меньше, чем у треугольника на плоскости //source:Wikipedia
В 1840-х годах, независимо от английского математика Джорджа Грина, он изобрел предмет теории потенциала, который является огромным расширением исчисления функций нескольких переменных. Это правильная математика для изучения гравитации и электромагнетизма и с тех пор используется во многих областях прикладной математики.
И мы также должны помнить, что Гаусс открыл, но не опубликовал довольно много. Никто не знает, почему он так много сделал для себя, но одна теория состоит в том, что поток новых идей, которые он держал в голове был еще более захватывающим. Он убедил себя в том, что геометрия Евклида не обязательно истинна и что по крайней мере одна другая геометрия логически возможна. Слава этому открытию досталась двум другим математикам, Бойяю в Румынии-Венгрии и Лобачевскому в России, но только после их смерти — настолько это было спорно в то время. И он много работал над так называемыми эллиптическими функциями — вы можете рассматривать их как обобщения синусоидальных и косинусных функций тригонометрии, но, если более точно, они являются сложными функциями комплексной переменной, а Гаусс изобрел целую теорию из них. Десять лет спустя Абель и Якоби прославились тем, что сделали то же самое, не зная, что это уже сделал Гаусс.
Работа в других областях
После своего повторного открытия первого астероида, Гаусс много работал над поиском других астероидов и вычислением их орбит. Это была трудная работа в докомпьютерную эпоху, но он обратился к своим талантам, и он, похоже, почувствовал, что это работа позволила ему выплатить свой долг принцу и обществу, которое дало ему образование.
Кроме того, во время съемки в северной Германии он изобрел гелиотроп для точной съемки, а в 1840-х годах он помог создать и построить первый электрический телеграф. Если бы он также подумал об усилителях, он мог бы отметиться и в этом, так как без них сигналы не могли путешествовать очень далеко.
Прочное Наследие
Есть много причин, почему Карл Фридрих Гаусс по-прежнему так актуален сегодня. Прежде всего, теория чисел превратилась в огромный предмет с репутацией очень сложного. С тех пор некоторые из лучших математиков тяготеют к нему, и Гаусс дал им способ приблизиться к нему. Естественно, некоторые проблемы, которые он не смог решить, привлекли к себе внимание, поэтому вы можете сказать, что он создал целую область исследований. Оказывается, у этого также есть глубокие связи с теорией эллиптических функций.
Кроме того, его открытие внутренней концепции кривизны обогатило все изучение поверхностей и вдохновило на многие годы работы последующие поколения. Любой, кто изучает поверхности, от предприимчивых современных архитекторов до математиков, находится у него в долгу.
Внутренняя геометрия поверхностей простирается до идеи внутренней геометрии объектов более высокого порядка, таких как трехмерное пространство и четырехмерное пространство-время.
Неевклидова геометрия // источник: Numberphile
Человек за легендой
Жизнь Гаусса породила много историй и анекдотов. Например, как ни невероятно, его мать любила говорить, что никто не преподавал основы арифметики Гауссу, но он сам справился с ней, слушая своего отца на работе. Несомненно, он был одним из немногих математиков с необычайной способностью к умственной арифметике и мог быстро и аккуратно проводить длинные вычисления в уме. Также сообщалось, что его сыновья говорили, что он отговаривал их от продолжения карьеры в науке, потому что «он не хотел, чтобы имя Гаусса ассоциировалось со второсортной работой».
В том же духе у него была пугающая привычка говорить людям, что он уже знал то, что они только что обнаружили. Наиболее известный случай, когда его старый университетский друг Фаркаш Бойаи написал ему, приложив копию открытия своего сына Яноса неевклидовой геометрии, Гаусс ответил, что он не может похвалить работу, заявив — «потому, что делать это все равно, что хвалить себя». Это не только преувеличивало то, что знал Гаусс в 1831 году, он и не сделал ничего, чтобы помочь молодому Бойи получить признание за его работу, и Янош настолько разочаровался, что больше никогда не публиковал его.
Однако у вас не должно создаться впечатления, что Гаусс был неприятным человеком. Он был принципиальным человеком, он был счастлив принять Софи Жермен как серьезного математика в то время, когда женщины были исключены из высшего образования, и он всегда стремился использовать свои таланты для продуктивного использования. Но его исключительные таланты, и, хотя мы можем только порадоваться за них, Радакторвероятно, сделали его очень одиноким.
Джереми Грей, доктор, заслуженный пр.фессор истории математики, Открытый университет.
Биография Карла Гаусса
Иоганна Карла Фридриха Гаусса называют королем математиков. Его открытия в алгебре и геометрии дали направление развития науки 19 века. Кроме того, он сделал существенный вклад в астрономию, геодезию и физику.
Этапы жизни
Родился Карл Гаусс 30 апреля 1777 года в немецком герцогстве Брауншвейг в семье бедного смотрителя каналов. Примечательно, что точной даты появления на свет его родители не помнили – Карл сам вывел ее в будущем.
Дом, где родился Гаусс
Уже в 2 года родственники мальчика признали его гением. В 3 года он читал, писал и исправлял счетные ошибки отца. Позже Гаусс вспоминал, что считать научился раньше, чем разговаривать.
В школе гениальность мальчика подметил его учитель Мартин Бартельс, который позже обучал Николая Лобачевского. Педагог направил ходатайство герцогу Брауншвейгскому и добился для юноши стипендии в крупнейшем техническом университете Германии.
С 1792 по 1795 год Карл Гаусс провел в стенах Брауншвейгского университета, где изучал труды Лагранжа, Ньютона, Эйлера. Следующие 3 года он проучился в Гёттингенском университете. Его учителем стал выдающийся немецкий математик Авраам Кестнер.
На втором году обучения ученый начинает вести дневник наблюдений. Позже биографы почерпнут из него много открытий, которые Гаусс не оглашал при жизни.
В 1798 году Карл возвращается на родину. Герцог оплачивает публикацию докторской диссертации ученого и жалует ему стипендию. В Брауншвейге Гаусс остается до 1807 года. В этот период он занимает должность приват-доцента местного университета.
В 1806 году на войне гибнет покровитель молодого ученого. Но Карл Гаусс уже сделал себе имя. Его наперебой приглашают в разные страны Европы. Математик переходит на работу в немецкий университетский город Гёттинген.
На новом месте он получает должность профессора и директора обсерватории. Здесь он остается вплоть до самой смерти.
Широкое признание Карл Гаусс получил еще при жизни. Он был членом-корреспондентом АН в Петербурге, награжден премией Парижской АН, золотой медалью Лондонского королевского общества, стал лауреатом медали Копли и членом Шведской АН.
Математические открытия
Карл Гаусс сделал фундаментальные открытия почти во всех областях алгебры и геометрии. Самым плодотворным периодом считается время его обучения в Гёттингенском университете.
Находясь в коллегиальном колледже он доказал закон взаимности квадратичных вычетов. А в университете математик сумел построить правильный семнадцатиугольник с помощью линейки и циркуля и решил проблему построения правильных многоугольников. Этим достижением ученый дорожил больше всего. Настолько, что пожелал выгравировать на его посмертном памятнике круг, в котором бы находилась фигура с 17 углами.
В 1801 году Клаус издает труд «Арифметические исследования». Через 30 лет на свет появится очередной шедевр немецкого математика – «Теория биквадратичных вычетов». В нем приводятся доказательства важных арифметических теорем для вещественных и комплексных чисел.
Гаусс стал первым, кто представил доказательства основной теоремы алгебры и начал изучать внутреннюю геометрию поверхностей. Он также открыл кольцо целых комплексных гауссовых чисел, решил много математических проблем, вывел теорию сравнений, заложил основы римановой геометрии.
Достижения в других научных сферах
Вице-гелиотроп. Латунь, золото, стекло, красное дерево (создан до 1801 года). С рукописной надписью: «Собственность господина Гаусса». Находится в Университете Гёттингена, первый Физический институт.
Настоящую известность Карлу Гауссу принесли вычисления, с помощью которых он определил положение планеты Цереры, открытой в 1801 году.
В последующем ученый не раз возвращается к астрономическим исследованиям. В 1811 году он рассчитывает орбиту новообнаруженной кометы, делает вычисления для определения расположения кометы «пожара Москвы» в 1812 году.
В 20-х годах 19 века Гаусс работает в сфере геодезии. Именно он создал новую науку – высшую геодезию. Также разрабатывает вычислительные методы для проведения геодезической съемки, издает цикл трудов по теории поверхностей, вошедших в публикацию «Исследования относительно кривых поверхностей» в 1822 году.
Обращается ученый и к физике. Он развивает теории капиллярности и системы линз, закладывает основы электромагнетизма. Совместно с Вильгельмом Вебером изобретает электрический телеграф.
Личность Карла Гаусса
Карл Гаусс был максималистом. Он никогда не публиковал сырые, даже гениальные труды, считая их несовершенными. Из-за этого в ряде многих открытий его опередили другие математики.
Ученый также был полиглотом. Он свободно разговаривал и писал на латыни, английском, французском. А в 62 года освоил русский, чтобы читать в оригинале труды Лобачевского.
Гаусс был дважды женат, стал отцом для шести детей. К сожалению, обе супруги умерли рано, а один из детей погиб в младенчестве.
Памятник Гауссу в Брауншвейге с изображенной на нём 17-лучевой звездой
Скончался Карл Гаусс в Гёттингене 23 февраля 1855 года. В его честь по приказу Короля Ганновера Георга V отчеканили медаль с портретом ученого и его титулом – «король математиков».
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!