高斯

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高斯(c.f.gauss,1777.4.30-1855.2.23)是德國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和天文學(xué)家,出生于德國布倫茲維克的一個(gè)貧苦家庭。父親格爾恰爾德·迪德里赫先后當(dāng)過護(hù)堤工、泥瓦匠和園丁,第一個(gè)妻子和他生活了10多年后因病去世,沒有為他留下孩子。迪德里赫后來娶了羅捷雅,第二年他們的孩子高斯出生了,這是他們唯一的孩子。父親對(duì)高斯要求極為嚴(yán)厲,甚至有些過份,常常喜歡憑自己的經(jīng)驗(yàn)為年幼的高斯規(guī)劃人生。高斯尊重他的父親,并且秉承了其父誠實(shí)、謹(jǐn)慎的性格。1806年迪德里赫逝世,此時(shí)高斯已經(jīng)做出了許多劃時(shí)代的成就。

在成長過程中,幼年的高斯主要是力于母親和舅舅。高斯的外祖父是一位石匠,30歲那年死于肺結(jié)核,留下了兩個(gè)孩子:高斯的母親羅捷雅、舅舅弗利德里希(friederich)。弗利德里希富有智慧,為人熱情而又聰明能干投身于紡織貿(mào)易頗有成就。他發(fā)現(xiàn)姐姐的兒子聰明伶利,因此他就把一部分精力花在這位小天才身上,用生動(dòng)活潑的方式開發(fā)高斯的智力。若干年后,已成年并成就顯赫的高斯回想起舅舅為他所做的一切,深感對(duì)他成才之重要,他想到舅舅多產(chǎn)的思想,不無傷感地說,舅舅去世使"我們失去了一位天才"。正是由于弗利德里希慧眼識(shí)英才,經(jīng)常勸導(dǎo)姐夫讓孩子向?qū)W者方面發(fā)展,才使得高斯沒有成為園丁或者泥瓦匠。

在數(shù)學(xué)史上,很少有人象高斯一樣很幸運(yùn)地有一位鼎力支持他成才的母親。羅捷雅直到34歲才出嫁,生下高斯時(shí)已有35歲了。他性格堅(jiān)強(qiáng)、聰明賢慧、富有幽默感。高斯一生下來,就對(duì)一切現(xiàn)象和事物十分好奇,而且決心弄個(gè)水落石出,這已經(jīng)超出了一個(gè)孩子能被許可的范圍。當(dāng)丈夫?yàn)榇擞?xùn)斥孩子時(shí),他總是支持高斯,堅(jiān)決反對(duì)頑固的丈夫想把兒子變得跟他一樣無知。

羅捷雅真誠地希望兒子能干出一番偉大的事業(yè),對(duì)高斯的才華極為珍視。然而,他也不敢輕易地讓兒子投入當(dāng)時(shí)尚不能養(yǎng)家糊口的數(shù)學(xué)研究中。在高斯19歲那年,盡管他已做出了許多偉大的數(shù)學(xué)成就,但她仍向數(shù)學(xué)界的朋友w.波爾約(w.bolyai,非歐幾何創(chuàng)立者之一j.波爾約之父)問道:高斯將來會(huì)有出息嗎?w.波爾約說她的兒子將是"歐洲最偉大的數(shù)學(xué)家",為此她激動(dòng)得熱淚盈眶。

7歲那年,高斯第一次上學(xué)了。頭兩年沒有什么特殊的事情。1787年高斯10歲,他進(jìn)入了學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的班次,這是一個(gè)首次創(chuàng)辦的班,孩子們?cè)谶@之前都沒有聽說過算術(shù)這么一門課程。數(shù)學(xué)教師是布特納(buttner),他對(duì)高斯的成長也起了一定作用。

在全世界廣為流傳的一則故事說,高斯10歲時(shí)算出布特納給學(xué)生們出的將1到100的所有整數(shù)加起來的算術(shù)題,布特納剛敘述完題目,高斯就算出了正確答案。不過,這很可能是一個(gè)不真實(shí)的傳說。據(jù)對(duì)高斯素有研究的著名數(shù)學(xué)史家e·t·貝爾(e.t.bell)考證,布特納當(dāng)時(shí)給孩子們出的是一道更難的加法題:81297+81495+81693+…+100899。

當(dāng)然,這也是一個(gè)等差數(shù)列的求和問題(公差為198,項(xiàng)數(shù)為100)。當(dāng)布特納剛一寫完時(shí),高斯也算完并把寫有答案的小石板交了上去。e·t·貝爾寫道,高斯晚年經(jīng)常喜歡向人們談?wù)撨@件事,說當(dāng)時(shí)只有他寫的答案是正確的,而其他的孩子們都錯(cuò)了。高斯沒有明確地講過,他是用什么方法那么快就解決了這個(gè)問題。數(shù)學(xué)史家們傾向于認(rèn)為,高斯當(dāng)時(shí)已掌握了等差數(shù)列求和的方法。一位年僅10歲的孩子,能獨(dú)立發(fā)現(xiàn)這一數(shù)學(xué)方法實(shí)屬很不平常。貝爾根據(jù)高斯本人晚年的說法而敘述的史實(shí),應(yīng)該是比較可信的。而且,這更能反映高斯從小就注意把握更本質(zhì)的數(shù)學(xué)方法這一特點(diǎn)。

高斯的計(jì)算能力,更主要地是高斯獨(dú)到的數(shù)學(xué)方法、非同一般的創(chuàng)造力,使布特納對(duì)他刮目相看。他特意從漢堡買了最好的算術(shù)書送給高斯,說:"你已經(jīng)超過了我,我沒有什么東西可以教你了。"接著,高斯與布特納的助手巴特爾斯(j.m.bartels)建立了真誠的友誼,直到巴特爾斯逝世。他們一起學(xué)習(xí),互相幫助,高斯由此開始了真正的數(shù)學(xué)研究。

1788年,11歲的高斯進(jìn)入了文科學(xué)校,他在新的學(xué)校里,所有的功課都極好,特別是古典文學(xué)、數(shù)學(xué)尤為突出。經(jīng)過巴特爾斯等人的引薦,布倫茲維克公爵召見了14歲的高斯。這位樸實(shí)、聰明但家境貧寒的孩子贏得了公爵的同情,公爵慷慨地提出愿意作高斯的資助人,讓他繼續(xù)學(xué)習(xí)。

布倫茲維克公爵在高斯的成才過程中起了舉足輕重的作用。不僅如此,這種作用實(shí)際上反映了歐洲近代科學(xué)發(fā)展的一種模式,表明在科學(xué)研究社會(huì)化以前,私人的資助是科學(xué)發(fā)展的重要推動(dòng)因素之一。高斯正處于私人資助科學(xué)研究與科學(xué)研究社會(huì)化的轉(zhuǎn)變時(shí)期。

1792年,高斯進(jìn)入布倫茲維克的卡羅琳學(xué)院繼續(xù)學(xué)習(xí)。1795年,公爵又為他支付各種費(fèi)用,送他入德國著名的哥丁根大家,這樣就使得高斯得以按照自己的理想,勤奮地學(xué)習(xí)和開始進(jìn)行創(chuàng)造性的研究。1799年,高斯完成了博士論文,回到家鄉(xiāng)布倫茲維克,正當(dāng)他為自己的前途、生計(jì)擔(dān)憂而病倒時(shí)—雖然他的博士論文順利通過了,已被授予博士學(xué)位,同時(shí)獲得了講師職位,但他沒有能成功地吸引學(xué)生,因此只能回老家-又是公爵伸手救援他。公爵為高斯付諸了長篇博士論文的印刷費(fèi)用,送給他一幢公寓,又為他印刷了《算術(shù)研究》,使該書得以在1801年問世;還負(fù)擔(dān)了高斯的所有生活費(fèi)用。所有這一切,令高斯十分感動(dòng)。他在博士論文和《算術(shù)研究》中,寫下了情真意切的獻(xiàn)詞:"獻(xiàn)給大公","你的仁慈,將我從所有煩惱中解放出來,使我能從事這種獨(dú)特的研究"。

1806年,公爵在抵抗拿破侖統(tǒng)帥的法軍時(shí)不幸陣亡,這給高斯以沉重打擊。他悲痛欲絕,長時(shí)間對(duì)法國人有一種深深的敵意。大公的去世給高斯帶來了經(jīng)濟(jì)上的拮據(jù),德國處于法軍奴役下的不幸,以及第一個(gè)妻子的逝世,這一切使得高斯有些心灰意冷,但他是位剛強(qiáng)的漢子,從不向他人透露自己的窘?jīng)r,也不讓朋友安慰自己的不幸。人們只是在19世紀(jì)整理他的未公布于眾的數(shù)學(xué)手稿時(shí)才得知他那時(shí)的心態(tài)。在一篇討論橢圓函數(shù)的手搞中,突然插入了一段細(xì)微的鉛筆字:"對(duì)我來說,死去也比這樣的生活更好受些。"

慷慨、仁慈的資助人去世了,因此高斯必須找一份合適的工作,以維持一家人的生計(jì)。由于高斯在天文學(xué)、數(shù)學(xué)方面的杰出工作,他的名聲從1802年起就已開始傳遍歐洲。彼得堡科學(xué)院不斷暗示他,自從1783年歐拉去世后,歐拉在彼得堡科學(xué)院的位置一直在等待著象高斯這樣的天才。公爵在世時(shí)堅(jiān)決勸阻高斯去俄國,他甚至愿意給高斯增加薪金,為他建立天文臺(tái)。現(xiàn)在,高斯又在他的生活中面臨著新的選擇。

為了不使德國失去最偉大的天才,德國著名學(xué)者洪堡(b.a.von humboldt)聯(lián)合其他學(xué)者和政界人物,為高斯?fàn)幦〉搅讼碛刑貦?quán)的哥丁根大學(xué)數(shù)學(xué)和天文學(xué)教授,以及哥丁根天文臺(tái)臺(tái)長的職位。1807年,高斯赴哥丁根就職,全家遷居于此。從這時(shí)起,除了一次到柏林去參加科學(xué)會(huì)議以外,他一直住在哥丁根。洪堡等人的努力,不僅使得高斯一家人有了舒適的生活環(huán)境,高斯本人可以充分發(fā)揮其天才,而且為哥丁根數(shù)學(xué)學(xué)派的創(chuàng)立、德國成為世界科學(xué)中心和數(shù)學(xué)中心創(chuàng)造了條件。同時(shí),這也標(biāo)志著科學(xué)研究社會(huì)化的一個(gè)良好開端。

高斯的學(xué)術(shù)地位,歷來為人們推崇得很高。他有"數(shù)學(xué)王子"、"數(shù)學(xué)家之王"的美稱、被認(rèn)為是人類有史以來"最偉大的三位(或四位)數(shù)學(xué)家之一"(阿基米德、牛頓、高斯或加上歐拉)。人們還稱贊高斯是"人類的驕傲"。天才、早熟、高產(chǎn)、創(chuàng)造力不衰、……,人類智力領(lǐng)域的幾乎所有褒獎(jiǎng)之詞,對(duì)于高斯都不過份。

高斯的研究領(lǐng)域,遍及純粹數(shù)學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域,并且開辟了許多新的數(shù)學(xué)領(lǐng)域,從最抽象的代數(shù)數(shù)論到內(nèi)蘊(yùn)幾何學(xué),都留下了他的足跡。從研究風(fēng)格、方法乃至所取得的具體成就方面,他都是18—19世紀(jì)之交的中堅(jiān)人物。如果我們把18世紀(jì)的數(shù)學(xué)家想象為一系列的高山峻嶺,那么最后一個(gè)令人肅然起敬的巔峰就是高斯;如果把19世紀(jì)的數(shù)學(xué)家想象為一條條江河,那么其源頭就是高斯。

雖然數(shù)學(xué)研究、科學(xué)工作在18世紀(jì)末仍然沒有成為令人羨慕的職業(yè),但高斯依然生逢其時(shí),因?yàn)樵谒觳饺攵⒅曛H,歐洲資本主義的發(fā)展,使各國政府都開始重視科學(xué)研究。隨著拿破侖對(duì)法國科學(xué)家、科學(xué)研究的重視,俄國的沙皇以及歐洲的許多君主也開始對(duì)科學(xué)家、科學(xué)研究刮目相看,科學(xué)研究的社會(huì)化進(jìn)程不斷加快,科學(xué)的地位不斷提高。作為當(dāng)時(shí)最偉大的科學(xué)家,高斯獲得了不少的榮譽(yù),許多世界著名的科學(xué)泰斗都把高斯當(dāng)作自己的老師。

1802年,高斯被俄國彼得堡科學(xué)院選為通訊院士、喀山大學(xué)教授;1877年,丹麥政府任命他為科學(xué)顧問,這一年,德國漢諾威政府也聘請(qǐng)他擔(dān)任政府科學(xué)顧問。

高斯的一生,是典型的學(xué)者的一生。他始終保持著農(nóng)家的儉樸,使人難以想象他是一位大教授,世界上最偉大的數(shù)學(xué)家。他先后結(jié)過兩次婚,幾個(gè)孩子曾使他頗為惱火。不過,這些對(duì)他的科學(xué)創(chuàng)造影響不太大。在獲得崇高聲譽(yù)、德國數(shù)學(xué)開始主宰世界之時(shí),一代天驕走完了生命旅程。


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