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數學王子──高斯(二)

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數學中的一些美麗定理具有這樣的特性:它們極易從事實中歸納出來,但證明卻隱藏得極深。

——高斯

高斯(Gauss,Carl Friedrich 1777~1855年)是德國數學家、物理學家和天文學家。

1791年,卡洛琳學院的教授E.A.W.齊默爾曼(Zimmermann)向勃良斯威克公爵費迪南引見了14歲的神童高斯,費迪南公爵對他進行了測驗,發現高斯確實聰明,便決定資助高斯的全部學業。這位公爵在高斯的成才過程中起到了舉足輕重的作用。

1792年,高斯進入布倫茲維克的卡羅琳學院(Brunswick Colleggium Carolinum)繼續學習。在學習期間,17歲的高斯發現了數論中的二次互反律。這個問題大數學家歐拉和勒讓德(Legendre,Adrien Marie 法國數學家,1752~1833年)都曾研究過,但第一個給出嚴格證明的是高斯。學院院長為此感到十分榮耀,親自發給高斯獎狀。1795年,公爵又為他支付各種費用,送他入德國著名的格丁根大學,這裡給他提供了完全自由的學術環境。1796年3月30日,19歲的高斯用直尺和圓規作出了正十七邊形,自歐幾里得時代起就困擾著歷代數學家的尺規作圖這一難題,兩千多年後被高斯這個青年學生解決了,這一成果震動了數學界,而且最終決定了他走向數學研究。

就這樣在公爵的資助下,使得高斯得以按照自己的理想,勤奮地學習和開始進行創造性的研究。1799年,他證明了代數基本定理並完成了博士論文。雖然他的博士論文順利通過了,已被授予博士學位,同時獲得了講師職位,但他沒有能成功地吸引學生,因為他是一個寡言的人,縝密思考是他的強項,他對教學的興趣不大(看來天才高斯不是「天才」老師,1802年高斯在給奧爾伯斯的信中說過:「我真的不喜歡教課……,對真正有天賦的學生,他們絕對不會依賴課堂上的傳授,而必是自修自學……,做這種不值得感謝的工作,唯一的代價是教授浪費了寶貴的時間」),於是他回到家鄉布倫茲維克。回到家鄉後,又是公爵伸出援助之手,他為高斯付諸了長篇博士論文的印刷費用,又為他印刷了《算術研究》,使該書得以在1801年問世;他還負擔了高斯的所有生活費用。深受感動的高斯,在博士論文和《算術研究》中,寫下了情真意切的獻詞:「獻給大公:你的仁慈,將我從所有煩惱中解放出來,使我能從事這種獨特的研究。」

由於高斯在天文學、數學方面的傑出工作,他的名聲從1802年起就已開始傳遍歐洲。1805年,高斯與製革商的獨生女約翰娜·奧斯多夫結婚,育有二子一女。1806年,由於費迪南公爵在德法戰爭中負重傷,並在同年11月去世,使得高斯失去了經濟來源,這就意味著他必須依靠自己的努力維持生活。此時,彼得堡科學院不斷暗示高斯,希望他去那裡工作。因為自從1783年歐拉去世後,歐拉在彼得堡科學院的位置一直空缺,他們希望像高斯這樣的人接替這個職位。為了不使德國失去最偉大的天才,德國著名學者洪堡(B.A.Von Humboldt)聯合其他學者和政界人物,為高斯爭取到了享有特權的格丁根大學數學和天文學教授,以及格丁根天文台台長的職位。1807年,高斯攜全家赴格丁根就職。從這時起,除了1828年到柏林去參加他一生中唯一的一次科學會議以外,他一直住在格丁根。

從1796年至1801年是高斯學術創作的最高產的階段,他的研究成果平均每年達到25項之多。高斯幾乎對數學的每一個領域都做出過重大貢獻,成為眾多數學學科的開創者和奠基人。高斯非常偏愛數論,他曾經說過:「數學是科學之王,數論是數學之王。」以後的100年間,幾乎所有數論方面的發現都能追溯到他的研究里去。

1818年到1828年間,高斯全面關注測地工作,這是他創造活動的又一個高峰期。由於測地工作的出色貢獻,高斯從1825年開始領取額外的津貼,這使他的經濟狀況得到了根本的好轉。高斯本人也無後顧之憂,充分發揮其才能,為格丁根數學學派的創立,使德國成為世界科學中心創造了條件。同時,這也標誌著科學研究社會化有了一個良好開端。

高斯是數學史上的一個轉折時期的傑出代表人物,有著承上啟下的作用。他的學術地位,歷來為人們推崇得很高,有「數學王子」的美稱,被認為是人類有史以來「最偉大的三位(或四位)數學家之一」(阿基米德、牛頓、高斯或加上歐拉)。

1855年2月3日清晨,78歲的高斯在睡眠中死去。許多政府和大學的高級官員都來參加高斯的葬禮,為這位不同凡響的數學家送行。他的學生戴德金(Dedekind,Richard 1831~1916年,後來成為法國科學院、柏林科學院、羅馬科學院院士)是送葬抬棺者之一。高斯的女婿在悼詞中稱讚他是難得的無與倫比的天才。高斯的大腦具有深而多的溝回,作為解剖標本被收藏於德國格丁根大學。

在格丁根大學的廣場上,引人注目地矗立著一座用白色大理石砌成的紀念碑,它的底座砌成正十七邊形,紀念碑上是一個青銅雕像,他就是高斯。格丁根大學聘請了眾多數學家參與,對高斯的遺著及文稿進行整理,最後在F.克萊因(Klein)指導下完成。歷時67年(1863~1929年),出版了《高斯全集》(Carl Friedrich Gauss Werke),全集共分12卷。

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