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數學王子高斯有多牛逼?

李宗盛有壹句話我非常贊同:任何人站在任何領域的頂端都是靠天賦。妳不需要去尋找,他就站在那裏,閃閃發光。數學王子高斯就是這樣的人。數學界有壹種說法,這個世界上有兩種數學:其他數學家和高斯。今天我們就來聊聊高斯的“神”命。

高斯出身貧寒,仿佛是“數學之神”阿基米德的轉世。高斯從小就在數學方面表現出巨大的天賦。因為貧窮,他的父親負債累累。高斯三歲的時候,他的父親是工頭,他正在檢查工人的每周工資。看了壹眼分類賬後,高斯能夠幫助他的父親糾正賬目中的錯誤。

八歲時,這個眾所周知的故事充分顯示了高斯強大的數學天賦。七歲的時候,高斯第壹次進入學習數學的班級,在那裏他遇到了自己的第二個伯樂和老師,班級的數學老師布特納,有壹天布置了壹道題,1到100是多少?

這樣的問題對於現在7歲的孩子來說已經很難了。Butner其實對學生並不友好,他只是想通過問這樣的問題來消磨學生的時間。誰知道,高斯很快就想出了答案。起初,高斯的老師布特納不相信高斯算出了正確答案,但高斯列出了自己的計算方法:1+100 = 101,2+99 =從1到100有50組這樣的數,所以50X101=5050。

布特納第壹次看到這種計算方法,當時他隱約覺得高斯將來會是壹個成就無限的數學天才。他特意去漢堡給高斯買最好的數學課本。雖然布特納沒有教高斯任何東西,但是他真的把高斯帶上了數學的道路。而這個算法現在也被命名為“高斯算法”。

高斯的第壹個伯樂和老師,其實是他的母親和叔叔。雖然他的母親只是壹個貧窮的石匠的女兒,但她聰明,開明,有遠見。她堅信高斯將來會有不壹樣的成就,而不是希望高斯能像她丈夫壹樣得到壹份穩定的工作。而高斯的叔叔弗利爾·裏奇和他姐姐壹樣聰明、熱情、聰明。

他發現姐姐的兒子聰明伶俐,於是把壹部分精力投入到高斯身上,開導他的智慧,開闊他的思路,經常鼓勵高斯走上學者之路。正是因為叔叔的支持,才沒有讓高斯走上泥瓦匠的道路。高斯壹直很感激叔叔的貢獻,認為叔叔是個“天才”。

高斯的人生壹路順風順水。他雖然出身貧寒,但壹直有伯樂,讓他的人生可以很平淡,可以自由快樂地用自己的思想為數學王國做貢獻。然而,幾十年後,被他忽視的伽羅瓦,因為缺少伯樂,在21歲時遺憾地去世,數學王國裏少了壹顆璀璨的明星。

高斯11歲的時候,來到了壹所文科學校。因為他自己的聰明,他的老師和他的母親向茲維克公爵卡爾·威廉·斐迪南推薦了高斯,他遇到了他壹生中的第三個伯樂。在他幾十年的生命中,公爵無私地幫助高斯。正是因為公爵的存在,高斯的數學研究才能無憂無慮地進行。。沒有他,高斯的數學之路會很坎坷。

卡爾·威廉·斐迪南,布倫茲威克公爵。

公爵後來不僅允許高斯繼續在他的卡羅琳學院學習,還資助他考上了哥廷根大學。直到高斯拿到博士學位,後來高斯沒有工作的時候,公爵依然無私地支持高斯,讓高斯可以拒絕聖彼得堡提供的教授職位,安心從事數學研究。公爵對高斯有多無私?

不僅支付了他博士論文的印刷費用,還給了他壹套房子,為高斯印刷了他自己的許多研究成果,並支付了他的大部分生活費。。。我比我自己的兒子還親。。。高斯還特別感謝了公爵。在他的博士論文和算術研究中,他寫下了真誠的奉獻詞:“獻給公爵”,“您的仁慈使我擺脫了壹切煩惱,使我能夠從事這項獨特的研究”。

好吧,布倫茲威克公爵卡爾·威廉·斐迪南成功的名垂青史,僅僅是因為他和高斯有聯系,他還在研究高斯繞不開的名字。這錢花得真值。

妳會發現,每壹個天才,無論是牛頓、歐拉還是高斯,這些歷史上如神壹般的人物,無論出身如何,最後都能遇到伯樂,讓自己的人生壹片光明。只要妳是天才,不管妳處在什麽樣的環境,別人總會找到妳,燃燒自己或者提供壹個平臺,讓妳的光芒被世界上所有的人發現。即使是生來沒有伯樂的伽羅瓦,死後也遇到了伯樂。

電影中的高斯形象

當然,公爵這麽無私是因為高斯真的很優秀,讓公爵相信這樣的人是萬裏挑壹的天才。高斯18歲的時候,自己發現了素數分布定理和最小二乘法。根據這壹發現,他創造了壹套測量數據處理方法。根據這種新方法,他得到了壹個具有概率性質的測量結果,並將這個測量結果繪制成壹條曲線。這種曲線函數分布後來被稱為高斯分布圖,也稱為標準正態分布。

高斯19歲時,發現了正七邊形的規則畫法。

當時歐幾裏德提出了規則畫法,但還是有很多問題,比如正多邊形的規則畫法,困擾了很多數學家2000多年。高二時,高斯得到了正七邊形的規則畫法,給出了用規則畫法畫正多邊形的條件,解決了2000年來懸而未決的問題。他也是世界上第壹個用代數方法成功解決幾何問題的數學家。只有19歲,妳可以想想妳19歲的時候在做什麽。只有高斯才能名垂青史。

但這只是高斯人生的開始。19歲證明了二次互易定律,在數論發展史上處於中心地位。甚至歐拉也沒有給出嚴格的證明。高斯不僅給出了第壹個嚴格的證明,還證明了二次互易定律,後來又給出了七種證明方法。提出壹個已經可以算是大數學家的,提出八種讓其他數學家活下去!

高斯博士畢業時,還發現了著名的代數基本定理。他認為任何壹元代數方程都有根。這篇論文震驚了全世界。後來高斯死後,很多數學家證明了代數基本定理的真實性。高斯也是世界上第壹個發現這個定理的數學家。也是高斯人生經歷中最光輝的壹段。

然而,在他29歲的時候,公爵死在了抗擊拿破侖的法軍中,這給了高斯沈重的打擊。他傷心欲絕,長期以來對法國人懷有深深的敵意。沒有經濟資助,他們只能自己找工作。高斯的找工作想法掀起了德俄人才爭奪戰。

電影中的高斯形象

因為高斯在19歲時解決了正七邊形的規則作圖法而壹舉成名,所以彼得堡的科學院不斷暗示,自從萊昂哈德·歐拉在1783年去世後,歐拉在彼得堡科學院的地位就壹直在等待著像高斯這樣的天才。德國壹看就不行。這麽有才華的人怎麽會被妳們俄羅斯人搶走?

彼得堡科學院

德國著名學者洪堡立即聯合其他學者和政治家為高斯贏得了哥廷根大學數學和天文學教授以及哥廷根天文臺臺長的特權職位。此外,公爵在世時堅決勸阻高斯不要去俄國,他甚至願意給他增加薪水,為他建立壹個天文臺。高斯留在了哥廷根。

影視中的洪堡和高斯

這種噪音直接把高斯的地位和名氣提高了壹個檔次。俄羅斯來搶的超級人才怎麽可能不對他好?再走怎麽辦!所以高斯壹生都過得很好,這輩子幾乎沒有離開過哥廷根。畢竟他給了那麽豐厚的報酬,要錢,給錢給整,他也沒膽子去。

但被哥廷根用得很好,為哥廷根數學學院的建立和德國成為世界科學和數學中心創造了條件。此後,哥廷根壹直是學術中心,不僅是數學,還有物理。物理學家索末菲領導的哥廷根學派壹直是20世紀初物理學的中心之壹。

當然,高斯最傳奇的人生經歷之壹就是推斷谷神星的位置。當時壹位名叫狄俄尼索斯的中學老師發現,壹系列數字中的每壹項都與已知的六大行星(即水星、金星、地球、火星、木星和土星)到太陽的距離比有關(地球到太陽的距離被定為1個單位)。

後來赫歇爾根據這個級數發現了天王星,證明了這個級數的正確性,但是在火星和木星的軌道之間還有壹顆小行星沒有被發現。當時,壹位名叫皮亞齊的牧師曾觀察過它,但後來它消失了。高斯對這件事很感興趣。經過艱苦的計算,高斯以其傑出的數學才能,創立了全新的行星軌道計算理論。根據皮亞茲的觀測數據,他用這種方法僅用壹個小時就計算出了谷神星的軌道形狀,並指出它何時會出現在哪個天空。

皮亞齊

在1801,65438+2,31的夜晚,德國天文愛好者奧爾勃斯在高斯預測的時間內,將望遠鏡對準了天空。不出所料,谷神星又奇跡般的出現了。這種全新的行星軌道計算理論,後來被天文學家認為是測量行星運行軌跡最簡單、最科學的方法。高斯後來用他計算了申智星的天體軌跡。

奧爾勃斯按照高斯的方法觀察了谷神星和帕拉斯·雅典娜。

以前的歐洲,幾何以歐幾裏德幾何學派為主,但高斯認為這個歐幾裏德幾何學派沒有辦法解決壹些問題。後來,他和其他數學家提出了非歐幾裏得幾何。非歐幾何影響了現代自然科學、現代數學和數學哲學的發展。

此外,被稱為“數學王子”的高斯在其他領域也有傑出的成就,他也是壹個遍地開花的人。比如,自從他用數學方法計算出天體的運行軌跡後,他就出版了壹本名為《天體運行論》的書。時至今日,高斯當年的研究仍然是天文計算的基石。

1833年,高斯和物理學教授威廉·韋伯發明了第壹部電磁電報。在哥廷根大學,他們壹直在磁學領域進行合作。他們建造了第壹部連接天文臺和物理研究所的電報。這個系統每分鐘可以發送八個單詞。後來韋伯,國際單位制中磁通量的單位,以威廉·韋伯命名。

韋伯和高斯

高斯還發明了GPS系統的簡單版本——太陽光反射器,這是壹種大大改善長距離土地勘測的儀器。太陽光反射器是用壹面鏡子把太陽光反射到很遠的地方,可以達到幾百公裏,可以為勘測人員標記位置。不幸的是,這種儀器需要晴朗的天氣才能有好的效果。20世紀80年代,GPS技術取代了它。

可以說高斯對數論、代數、統計、分析、微分幾何、大地測量學、地球物理學、力學、靜電學、天文學、矩陣論、光學都有貢獻。

以他的名字“高斯”命名的成果有110項,是數學家中最多的,如高斯分布(正態分布)、高斯模糊、高斯積分、高斯整數、高斯消元、高斯曲率、高斯濾波器、高斯引力常數等。可以說,大事有高斯,高數有高斯,幾何也有高斯...妳閉上眼睛,在理工科(技術)書籍中隨便挑壹本。妳肯定能在裏面找到高斯這個名字……妳只要打開壹個app看看代碼就行了。壹般來說,與高斯相關的公式(或囊中之物的公式)肯定不止壹個。

妳終於學了壹門平面設計,平面設計有高斯模糊。。。可以說高斯無處不在。

高斯墓

這還是高斯沒有公布他的全部研究成果的情況。高斯是個很謹慎的人,大概是怕打臉吧。他對工作的態度是精益求精,對研究成果要求非常嚴格。他自己也曾說過:我寧願少發表,但我發表的是成熟的結果。當代很多數學家要求他不要太認真,把結果寫出來發表,這對數學的發展很有幫助。

歐幾裏得幾何有三個創始人,即高斯,

波爾約洛巴切夫斯基。其中,波爾約的父親是高斯大學的同學。他試圖證明平行公理。盡管他的父親反對他繼續這項看似無望的研究,小波爾約還是沈迷於平行公理。最後發展了非歐幾何,研究成果發表在1832 ~ 1833。老波爾約把兒子的成績發給老同學高斯,不料高斯回信:我不能誇他,因為誇他就等於誇我自己。早在幾十年前,高斯就已經得到了同樣的結果,但他怕這個結果不被世人接受,沒有發表。

波爾約

快速傅立葉變換FFT的基本思想是在1965之後才開始為人所知的。但後來發現,實際上發現這個想法的兩位作者只是重新發明了高斯在1805中已經提出的算法。可想而知,高斯比他同時代的人超前了160年。

數學家雅各比與高斯幾乎生活在同壹時代,但他比高斯年輕近三十歲。Jacoby本人在橢圓函數領域做了大量的工作。他曾多次拜訪高斯,向高斯陳述自己在橢圓函數方面的最新進展,但每次高斯都能從辦公桌上拿出壹疊30多年前的手稿,向雅各比證明“我發現了妳剛才說的東西。”......

在經歷了幾次這樣的事情後,雅各比給哥哥寫信,信中寫道:“如果高斯這樣的巨人晚年沒有把精力投入到天文學中,今天的數學世界將會完全不同。”

高斯、阿基米德、牛頓和歐拉並列為世界上最偉大的四位數學家。和歐拉壹樣,他的很多成果都毀於大火,而高斯的成果則散落在和朋友的書信和筆記中,沒有發表。如果這兩位大師能把自己的成果全部公布於眾,那麽數學的發展壹定至少提前了壹個世界。

高斯是“人類的驕傲”。天才、早熟、高產和持久的創造力...幾乎所有人類智能領域的贊美之詞,對高斯來說都可以說是過分了。愛因斯坦曾評價說:“高斯對現代物理學的發展,特別是對相對論(指表面理論)的數學基礎的貢獻,是超越壹切的,無與倫比的。”

貝爾曾這樣評價高斯:高斯死後,人們才知道他預見了19世紀的壹些數學,已經預料到它們會在1800之前出現。如果他能揭示他所知道的東西,他很可能比今天的數學先進半個世紀甚至更久。

最後壹句話:高斯真的很牛逼!