數學家的故事 (十三)

來源: 朝霞滿天 2021-08-28 16:16:08 [] [博客] [舊帖] [給我悄悄話] 本文已被閱讀: 次 (26356 bytes)

19  Carl Friedrich Gauss(1777—1855)

 

現在的中國人講究:不能輸在起跑線上。數學王子Gauss還沒有出生,就已經落在起跑線後麵好幾裏啦。Gauss媽媽不識字,爸爸能認幾個,也不多。小Gauss三歲的時候,有一天他瞪著圓溜溜的小眼睛看著爸爸算帳。他爸手下有幾個小工,得弄清楚誰誰該得多少工錢。消耗了不少腦細胞之後,大Gauss終於鬆了一口氣。不料小Gauss卻說:爸爸,你算錯了,應該是這些數。大Gauss重新又核算了一遍,發現小小Gauss居然是對的。這麽一個拎不太清的老爸,在起跑線上肯定幫不了多少忙。

幫不上忙沒關係,大Gauss可是能幫到忙。他是一個園丁,會伺弄花草樹木,也做一些泥瓦工的活。他為人正直,辛勤勞作卻又頑固不化,有自己的一套見解。他希望子承父業,對兒子有什麽數學天分毫不在意。手藝人憑手藝吃飯,那個什麽虛頭巴腦的天分有啥用啊?好在Gauss他媽雖不識字,卻很有見識,她堅定地站在Gauss的後麵,抵製頑固愚蠢的丈夫。

Gauss的全名是Johann Carl Friedrich Gauss,於公元1777430日,降生在德國Brunswick的一個平困農戶家中。爸爸是Gerard Diederich Gauss,媽媽的閨名是Dorothea Benz。由於他媽不識字,沒有書寫的出生記錄,他的出生日期是他自己推算出來的。出生日期也靠推算?是的。Gauss他媽不識字,人卻精明,她清清楚楚明明白白地記得,她的兒子出生在耶穌升天節前的第八天,那一天是個禮拜三。知道了這麽多細節,要算出準確日期,對數學王子來說,還不是小菜一碟!

Gauss的外公是個石匠,三十歲時就犯肺結核死去了,留下他媽和比他媽更年幼的舅舅。他媽1769年搬遷到了Brunswick1776年和他爸結婚,那時她已三十四歲了。據說他舅精明能幹,對小小Gauss在開發智力上有很多幫助。

說起Gauss,還非得說說他十歲那年的事。

Gauss七歲的時候上了學。十歲那年,老師為了消磨時間,給學生們出了一道難題:讓他們把從1100之間的所有自然數加起來。這樣他就可以閉目養神,想想自己的心事。

當時學校的規矩是這樣的,學生每人有塊學習用的小石板,相當於學生的作業本。學生做完了老師的作業,就依次放到老師的桌子上,最先的放在最底下,最後的放在最上麵,疊成一疊。

沒想到老師話剛說完,小小Gauss就把石板擺在了老師的桌上,而他的小夥伴們都一個個在那裏啃吃啃吃忙得不可開交呢!

當所有人把石板都交上來的時候,你猜怎麽著?隻有Gauss的答案是正確的。原來他發現了其中的訣竅:他將那一百個數配成對:1100299398……5051,共有50對,每對之和都是101,所以答案就是5050

當時的老師驚呆了。這樣的天才學生,自己是沒法教啦。幸運的是他當時有個年輕的助手,Johann Martin Bartels(1769—1836)Bartels熱愛數學,就讓他指導Gauss的數學吧。Bartels那時17歲,就和10歲的Gauss共同探討,一起提高。

很快的Bartels在數學上就幫不上太多的忙了,但畢竟年齡大些,朋友圈裏有些有影響的人物。他把Gauss的故事傳了出去,那些人也驚歎Gauss的天分,Gauss的故事就越傳越遠了,後來就傳進了Brunswick公爵Carl Wilhelm Ferdinand的耳朵。Ferdinand公爵於1791年首次接待了14歲的Gauss。小Gauss謙虛靦腆,卻贏得慷慨大方的公爵的歡心。公爵表示天分難得,可不能浪費,他把Gauss的教育費用給包下來了,還答應給零花錢。這下Gauss的老爸就不開心了,這樣下去還能指望兒子接自己的班嗎?幸虧他媽堅決支持,Gauss才在公爵的資助下進入了當地的Caroline學院。

GaussCaroline學習了三年,1795年十月離開了那裏,到了哥廷根大學就學。Gauss的天分可不限於數學,語言方麵也天賦極高,以至於很長時間都拿不定主意,是要主攻語言呢還是主攻數學。

1796330日,是Gauss人生的分水嶺,那一天他發現了如何用圓規和直尺作出正17邊形,那可是數學史上兩千年來懸而未決的難題!

數學王子終於決定要獻身於數學的偉大事業了,語言學就隻能忍痛割愛,淪為業餘愛好啦。就在這同一天,Gauss開始了他的科學日記,在一本珍貴的日記本上,簡短記錄重要的數學發現。那時的Gauss才思敏捷,靈感源源不斷,他隻能記錄下來極小的一部分。記錄下來的結果不光有數論中的很多成果,還有複數的坐標表示,代數基本定理的證明,和非歐幾何的發現,等等,等等。可惜日記裏的不少發現都未公開,要不然,數學的曆史進程可能要加快好幾十年。

Gauss是個謹小慎微的人,從不發表沒有精心雕琢過的文章。他的座右銘是:不求多,但要熟透了。他發表的文章都完美無缺,白璧無瑕,讓任何人都挑不出一丁點毛病。

Gauss的文章挑不出毛病,卻不好懂。數學天才Henrik Abel (1802—1829)這樣評價Gauss 他就像一隻沙灘上的狐狸,會用尾巴清除自己的痕跡。” 言下之意,Gauss不會讓你知道,他的證明是如何得來的。Gauss是這樣回答的:房子蓋好後,沒有建築師會留下蓋樓用的手腳架

AbelGauss從未見過麵。Abel曾經給Gauss寄過一份珍貴的手稿,本想去德國拜訪Gauss。據說Gauss沒看手稿,不屑一顧把它扔在了一旁,並說了一些不太重聽的話。Abel卻在風華正茂的年齡,由於貧窮過早離世了。

Gauss在哥廷根學習了三年,其間結識了好朋友Wolfgang BolyaiGauss老媽偷偷地問Bolyai:都說我兒子有天分,他最終會成為什麽樣的人啊?Bolyai 告訴她:他將成為整個歐洲最偉大的數學家。老媽高興得老淚縱橫。

Gauss的博士學位是在1799年從Helmstedt大學取得的。他沒有在那裏上過學,是僅憑他的一篇博士論文取得學位的,博士導師是當時德國有名的Johann Friedrich Pfaff教授。Helmstedt大學如今已不存在:它建於1576年,到了1810就關門了。

1798年離開哥廷根大學後,Gauss回到了老家。當時的Helmstedt大學有很好的圖書館,17989月他在那裏呆了一個月,利用那裏的資料來完善他的專著:Disquisitiones Arithmeticae (拉丁文,意思是"Arithmetical Investigations") 。其中的一部分內容,寫進了他的博士論文。

Ferdinand公爵是Gauss的貴人,沒有他的慷慨解囊,Gauss很可能就接了他爸的班,成了一個泥瓦匠或者園丁。

Ferdinand公爵不光是個慷慨仁慈的統治者,還是一個出色的士兵,曾經在17561763的七年之戰中由於作戰勇敢而受到Frederick大帝高度讚賞。

當時的德國正受到法國拿破侖的攻擊,Ferdinand公爵到St. Petersburg尋求俄羅斯的幫助沒有成功,年紀七十高齡的Ferdinand公爵臨危受命,擔任了普魯士軍隊的總指揮,抗擊法國的進攻。由於實力相差懸殊,普魯士軍隊失利,Ferdinand公爵也在戰鬥中受傷,生命垂危,於18061110日去世。

慷慨大方的Ferdinand公爵去世了,Gauss失去了經濟來源,這樣他就必須找份工作養家糊口了。

Gauss來說,找份工作不是難事。他的數學名聲遠揚,早傳遍了歐洲的每一個角落。St. Petersburg科學院馬上向他伸出了橄欖枝,給出了十分優厚的聘請:自從Euler1783年過世以來,他的位置就一直空缺,Gauss是再合適不過的人選了。

眼看著德國就要失去一位偉大的數學家,這可急壞了他的朋友。他們著急忙慌,讓Gauss在哥廷根天文台做了主任,並在必要時給大學生上些數學課。

Gauss無疑能找到數學教授的職位,但他更喜歡天文台的工作,這樣他就有更多的時間做研究。實話實說,Gauss並不喜歡教學,尤其是碰到一些敷衍了事的學生。Gauss雖然不喜歡教學,他學生中卻有不少大家。比如Bernhard Riemann:著名的Riemann猜想,恐怕是比Fermat大猜想還要難啃的骨頭。比如Richard DedekindDedekindGauss的關門弟子,他的有理數分割,完美地解決了古希臘數學家遺留下來懸而未決的問題。再比如Gotthold EisensteinEisenstein知道的人不多,但Gauss卻很看重他。他的全名叫Ferdinand Gotthold Max Eisenstein生於1823416 ,卒於18521011日。 據說Gauss曾經說過:數學上隻有三位劃時代的數學家,ArchimedesNewtonEisenstein”ArchimedesNewton我們都已經見過,Eisenstein卻未來得及才華外露。既然Gauss這麽推崇,定有不凡之處,隻是英年早逝,大器未成,太可惜了。

Gauss是和ArchimedesNewton齊名的大數學家,他們是數學史上的三座高峰。

Gauss最為人詬病的是,對別人的成果很少讚賞。他常說的話就是那個結果我多少年前就知道了。有人覺得他不厚道,但在Gauss死後才發現,Gauss說的都是實話,很多結果在他的科學日記中都有記錄,隻不過他沒有公開發表罷了。

不知道Gauss算不算完美主義者?他的爸爸希望他接過自己的衣缽,做一個磚瓦匠或者園丁,他可不希望他的孩子做一個數學家。他的理由很簡單,他的孩子很難在數學上超越自己,因此隻能降低自己在數學上的聲望。他的兩個兒子後來都移民美國,靠做生意發了財。

1855223日,數學王子Gauss去世,享年七十八歲。

Gauss生前有個願望,就是要在自己的墓誌銘上刻上正十七邊形,那是他鍾愛的結果之一。這一要求被拒絕了,因為雕刻的石匠覺得難度太大,擔心刻出的不是正十七邊形,而是一個圓。




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