“数学王子”高斯：他的成果如果全部发表，能让数学多...

“数学王子”高斯：他的成果如果全部发表，能让数学多进步100年 原创 胖福的小木屋 2019-01-22 12:45:00
李宗盛有一句话我非常赞同：任何一个领域站在顶峰的，靠的都是天赋，你不需要找，他就站在那里，闪闪发光。“数学王子”高斯就是这样的一个人。数学界有这样一句话叫，这个世界上数学界分为两类：其他数学家与高斯。今天我们就来聊聊高斯“神”一般的人生。


高斯出身于一户贫穷人家，仿佛是“数学之神”的阿基米德的转世一般，高斯自小就显示出强大的数学天赋，他的父亲因为贫穷负债累累，高斯三岁的时候，当时高斯的父亲是一位工头，在核算工人们的周薪，高斯看了一眼账本，就已经能够帮父亲纠正账目的错误。
而在8岁的时候，这个到如今已经家喻户晓的故事充分显示了高斯强大的数学天分，高斯7岁的时候首次进入到了学习数学的班级，在这里他遇到了自己人生的第二个伯乐与老师，班级的数学老师布特纳，布特纳有一天布置了一道题目，从1加到100等于多少。


这样的问题对于如今7岁的孩童而言也已然有一定困难。布特纳对学生其实并不友好，出这样的问题也只是想消磨学生的时间，谁知道，高斯很快就算出了答案，起初高斯的老师布特纳并不相信高斯算出了正确答案，而高斯则列出了自己的计算方法：1+100=101，2+99=101······50+51=101。从1加到100有50组这样的数，所以50X101=5050。


布特纳第一次看见这样的计算方法，当他隐隐感觉到，高斯未来会是一个成就不可限量的数学天才。他特意跑到汉堡去购买最好的数学教材送给高斯，布特纳虽然并没有教给高斯什么东西，却真正带高斯走上了数学的道路。而这种算法如今也被命名为“高斯算法”。


高斯第一个伯乐和老师其实是他的母亲和舅舅，他的母亲虽然只是一个贫穷石匠的女儿，却智慧开明、目光长远，她坚信高斯未来会有一番不一样的成就，而不像自己的丈夫一样希望高斯获得一份安稳的工作就好。而高斯的舅舅弗利德里希和姐姐一样富有智慧，为人热情而又聪明能干。
他发现姐姐的儿子聪明伶利，因此他将自己的一部分精力投注在高斯的身上，启迪高斯的智慧开阔高斯的思想，并且经常鼓励高斯走上学者的道路，正因为有舅舅在，给予高斯以支撑，才没有让高斯走上泥瓦匠的道路。高斯一直非常感谢舅舅的付出，认为舅舅是一位“天才“。


高斯的人生可谓一路顺遂，虽然出身贫穷却一直拥有伯乐，让他的人生可以走的非常平坦，可以自由幸福地用自己的思想去为数学的王国添砖加瓦。而在他几十年后，未被他理睬过的伽罗瓦却因为缺少伯乐，在21岁的年纪就抱憾而终，让数学王国少了一颗璀璨的明星。
高斯11岁的时候，来到了文科学校，因为自己的聪慧，他的老师和他的母亲将高斯举荐给了布伦兹维克公爵卡尔·威廉·斐迪南，他又遇到了人生的第三位伯乐，公爵岁高斯一生的贵人，在他几十年的人生中，公爵都无私地帮助着高斯，正是因为有公爵的存在，才让高斯的数学研究可以无后顾之忧，按照自己的理想，勤奋地学习和开始进行创造性的研究。。如果没有他，高斯的数学之路将会走的非常坎坷。

布伦兹维克公爵卡尔·威廉·斐迪南

公爵不仅后来让高斯在自己的卡罗琳学院继续学习，还资助他考入了哥廷根大学。一直到高斯获得博士学位，而后来高斯没有工作的时候，公爵依然无私地支援着高斯，让高斯可以拒绝圣彼得堡提供的教授职位，安心从事数学研究。公爵对高斯无私到了什么样的程度呢？
不仅博士论文的印刷费是他出的，还送他高斯一栋房子，还帮高斯印刷了许多他自己的研究成果，还负担了高斯大部分的生活费用。。。简直比对亲儿子还亲。。。高斯也特别感谢公爵，他在博士论文和《算术研究》中，写下了情真意切的献词："献给大公"，"你的仁慈，将我从所有烦恼中解放出来，使我能从事这种独特的研究"。


嗯，布伦兹维克公爵卡尔·威廉·斐迪南就因为和高斯沾上了光，就成功留名历史，而且还是研究高斯绕不开的名字，这钱花的真值的。
你会发现，每一个天才，无论是牛顿还是欧拉亦或是高斯，这些在历史上如神一般的人物，无论出身如何，最终都可以遇到伯乐，让自己的人生璀璨生光。只要是天才，无论你身处在什么样的环境，别人总会发现你，燃烧自己或者提供一个平台，让你的光芒可以让世界所有人发现，即使是生无伯乐的伽罗瓦，也在死后遇见了自己难以等来的伯乐。

电影中的高斯形象

当然了，公爵这样无私是因为高斯的确非常出色，让公爵可以相信这样的人是万中无一的天才。在高斯18岁的时候，他就自己发现了质数分布定理和最小二乘法，根据这个发现，他自己创造了一套测量数据处理方法，根据这个新方法，他得到了一个具有概率性质的测量结果，并且把这个测量结果画成了曲线，这种曲线函数分布后来被后人称作为高斯分布图，也被叫做标准正态分布。


高斯19岁的时候就发现了正十七边形的尺规作图法， 当年欧几里得提出了尺规作图，可是还遗留了许多问题，比如正多边形的尺规作图，难倒了2000多年来的许多数学家，高斯在大学二年级时就得出正十七边形的尺规作图法，并给出了可用尺规作图的正多边形的条件解决了两千年来悬而未决的难题，他也是世界上第一个成功用代数方法解决几何难题的数学家。才19岁而已，各位可以想想自己19岁的时候在做什么？仅凭这一项高斯就可以青史留名。


但这只是高斯开挂人生的开始，他在19岁那年又证明了二次互反律，二次互反律在数论的发展史中处于中心地位。就连欧拉都没有给出严格的证明，高斯不仅给出了第一个严格的证明，证明了二次互反律，而且后来又给出了7种证明方式。提出一种已经可以算得上是大数学家了，提出了8种，让其他数学家怎么活！


而在高斯博士毕业的时候他还发现了著名的代数基本定理，他认为任何一元代数方程都有根，这篇论文一出举世震惊，后来高斯死后很多数学家都证明了代数基本定理的真实性，高斯也是世界上第一个发现这个定理的数学家。也是高斯的生平经历中最光彩的一段。
不过在他29岁的时候，公爵在抵抗拿破仑的法军中牺牲，这给高斯以沉重打击。他悲痛欲绝，长时间对法国人有一种深深的敌意。没有了资助，就只能自己找工作了，高斯想找工作的想法让德俄两国掀起了人才争夺战。

电影中的高斯形象

因为高斯19岁解决了正十七边形的尺规作图法就已经声名鹊起了，彼得堡科学院不断暗示他，自从1783年莱昂哈德·欧拉去世后，欧拉在彼得堡科学院的位置一直在等待着像高斯这样的天才。而德国一看不行呀，这么牛的人才，怎么能被你俄国人抢去了呢？

彼得堡科学院

德国著名学者洪堡立马联合其他学者和政界人物，为高斯争取到了享有特权的哥廷根大学数学和天文学教授，以及哥廷根天文台台长的职位。再加上公爵在世时坚决劝阻高斯去俄国，他甚至愿意给高斯增加薪金，为他建立天文台。高斯就留在了哥廷根。

影视中的洪堡和高斯

这一闹直接让高斯的地位和名气又上了一个档次，俄国都来抢的超级人才，怎么能够不对他好呢？等又走了怎么办！所以高斯一直到去世都过着优渥的生活，他一生也几乎没有离开过哥廷根，毕竟，给了这么丰厚的报酬，要钱给钱要权给全，哪里好意思走。
但是哥廷根这代价花的值得啊，这为哥廷根数学学派的创立、德国成为世界科学中心和数学中心创造了条件，自此之后，哥廷根一直都是学术的中心，不仅是数学，物理也是，物理学家索末菲领导的哥廷根学派一直是20世纪初物理的中心之一。
当然了，高斯最传奇的人生经历之一，就是推测出了谷神星的位置，当时一名叫丢提斯的中学老师，发现一组数列每一项与当时已知的六大行星（即水星、金星、地球、火星、木星、土星）到太阳的距离比例（地球到太阳的距离定为1个单位）有着一定的联系。


后来赫歇尔根据这个数列发现了天王星，证明了这组数列的正确性，可是还有一颗火星和木星轨道间的小行星没有被发现。当时一名牧师皮亚齐已经观测到，当是后来又不见了。高斯对这个事情非常感兴趣，高斯经过艰苦的运算，以其卓越的数学才能创立了一种崭新的行星轨道计算理论。他根据皮亚齐的观测资料，利用这种方法，只用了一个小时就算出了谷神星的轨道形状，并指出它将于何时出现在哪一片天空里。

皮亚齐

1801年12月31日夜，德国天文爱好者奥伯斯，在高斯预言的时间里，用望远镜对准了这片天空。不出所料，谷神星再一次奇迹般地出现了。这个崭新的行星轨道计算理论也是后来天文学家公认的测量行星运动轨迹最简便最科学的方法。高斯后来还用他计算出了智神星的天体运行轨迹。

奥伯斯根据高斯的方法观测到了谷神星和智神星

在以前的欧洲，几何都是以欧几里得几何学派为宗，但是高斯却认为这欧几里得几何学派已经没有办法解决一些问题了，他后来和其他数学家又提出了非欧几何。非欧几何影响着现代自然科学、现代数学和数学哲学的发展。
除此之外，被称为“数学王子”的高斯在其他领域也都有着卓越的成就，也是一个全民开花的人。比如他自从用数学方法计算出了天体的运行轨迹，就出了一本书叫《天体运行理论》，时至今日，高斯当年的研究仍然是天文学计算的基石。


1833年，高斯还和物理学教授威廉韦伯发明了第一台电磁电报机。在哥廷根大学，他们俩一直在磁学领域不断合作。他们建造了第一台电报机，以连接天文台和物理研究所，这个系统能够每分钟发送8个单词。后来，国际单位制中磁通量的单位“韦伯”就是以威廉·韦伯的名字命名的。

韦伯和高斯

高斯还发明了简易版GPS系统——日光反射镜，这是一种大大改善长距离土地测量的仪器。日光反射镜用一面镜子把太阳光反射到遥远的地方，可以达到几百千米远，这能够为测量员标记位置。可惜，这种仪器需要在天气晴朗的情况下才有很好的效果。到了20世纪80年代，GPS技术取代了它。


可以说，高斯他对数论、代数、统计、分析、微分几何、大地测量学、地球物理学、力学、静电学、天文学、矩阵理论和光学皆有贡献。
以他名字“高斯”命名的成果达110个，属数学家中之最，比如说高斯分布（正态分布），高斯模糊，高斯积分，高斯整数，高斯消元，高斯曲率，高斯滤波器，高斯引力常数。可以说大物里有高斯、高数里也有高斯、几何里也有高斯、….你闭上眼睛，在理工科(技术类)书籍里随便挑一本书。里面一定能找到Gaussian这么个名字…你随便拆一个app看代码。，一般一定有不止一个公式（或者包里的公式）和高斯有关。
你好不容易学一个平面设计，平面设计里还有高斯模糊。。。可以说，高斯无处不在。

高斯之墓

这还是高斯并没有把自己所有研究成果全部发表出来的情况下，高斯是一个非常谨慎的人，估计是怕打脸，他对自己的工作态度是精益求精，非常严格地要求自己的研究成果。他自己曾说：宁可发表少，但发表的东西是成熟的成果。许多当代的数学家要求他，不要太认真，把结果写出来发表，这对数学的发展是很有帮助的。
欧几何的的开山祖师有三人，分别是高斯、 洛巴切夫斯基，波尔约。其中波尔约的父亲是高斯大学的同学，他曾想试着证明平行公理，虽然父亲反对他继续从事这种看起来毫无希望的研究，小波尔约还是沉溺于平行公理。最后发展出了非欧几何，并且在1832～1833年发表了研究结果，老波尔约把儿子的成果寄给老同学高斯，想不到高斯却回信道：我无法夸赞他，因为夸赞他就等于夸奖我自己。早在几十年前，高斯就已经得到了相同的结果，只是怕不能为世人所接受而没有公布而已。

波尔约

快速傅立叶变换FFT的基本思路在1965年之后开始为人所知。但后来发现，实际上发现这思路的两位作者只是重新发明了高斯在1805年就已经提出的算法。可想而知，高斯领先了同时代的人160年。
数学家雅克比跟高斯差不多生活在同一个时代，但是他要比高斯小近三十岁。雅克比本人在椭圆函数领域上做了很多工作，他曾经拜访过几次高斯并向高斯陈述了自己在椭圆函数方面的最新进展，但是每次高斯都能从书桌里拿出一堆三十多年前的手稿向雅克比证明“你刚才说的东西我早就发现了”......


经历过几次这样的事情后，雅克比写信给他的兄长，在信中他是这么说的：“像高斯这样的巨人，如果他不是把晚年的精力放在天文学上，今天的数学界恐怕完全会是另外一种模样了。“
高斯和阿基米德、牛顿、欧拉并列为世界四大数学家，和欧拉一样，欧拉的许多成果毁于大火，而高斯的成果则散落于与朋友的书信以及笔记之间，没有发表。如果这两位大师都可以把自己的所有成果公布于众，那么数学的发展至少要提前一个世界。


高斯是"人类的骄傲"。天才、早熟、高产、创造力不衰……人类智力领域的几乎所有褒奖之词，可以说对于高斯都不过分。而爱因斯坦曾评论说：“高斯对于近代物理学的发展，尤其是对于相对论的数学基础所作的贡献（指曲面论），其重要性是超越一切，无与伦比的。”
贝尔曾经这样评论高斯：在高斯死后，人们才知道他早就预见一些十九世纪的数学，而且在1800年之前已经期待它们的出现。如果他能把他所知道的一些东西泄漏，很可能比当今数学还要先进半个世纪或更多的时间。


果然，天才都各有各的优秀，学渣都是相同的废。但其实中国也有许多伟大的数学家，虽然并不是高斯在各大领域都能全面开花，但是在数学领域也是成就卓越，比如华罗庚，他是中国解析数论、矩阵几何学、典型群、自守函数论与多元复变函数论等多方面研究的创始人和开拓者，并被列为芝加哥科学技术博物馆中当今世界88位数学伟人之一。国际上以华氏命名的数学科研成果有“华氏定理”、“华氏不等式”、“华—王方法”等。


当然，49年培养的数学家也有非常多，比如堵丁柱、张恭庆、曹怀东等，都是在世界上卓有成就的。
最后说一句：高斯真牛！

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精神病院在通缉楼主！