知识本身并非快乐,而是学习的行为;拥有并非快乐,而是获得的过程才能带来最大的喜悦。
Johann Carl Friedrich Gauss是一位德国数学家和物理学家,对数学和科学的许多领域做出了重大贡献。他有时被称为拉丁文"最伟大的数学家"的Princeps mathematicorum,以及"古代以来最伟大的数学家",Gauss在数学和科学的许多领域产生了非凡的影响,被列为历史上最有影响力的数学家之一。
传记
早年
Johann Carl Friedrich Gauss于1777年4月30日出生在Brunswick Braunschweig,位于Brunswick-Wolfenbüttel公爵领地(现在是德国下萨克森州的一部分),父母是贫穷的工薪阶层。他的母亲不识字,从未记录他的出生日期,只记得他出生在星期三,是耶稣升天节前八天,而耶稣升天节是复活节后的第39天。Gauss后来在寻找复活节日期的背景下解决了这个关于他出生日期的谜题,推导出了计算过去和未来年份日期的方法。他在童年时就读的学校附近的教堂里受洗和坚信。
Gauss是一个神童。在关于Gauss的纪念文章中,Wolfgang Sartorius von Waltershausen说,当Gauss刚刚三岁时,他就纠正了他父亲犯的一个数学错误;当他七岁时,他自信地比班级里其他100名学生都更快地解决了一个算术级数问题,通常被称为1 + 2 + 3 + ... + 98 + 99 + 100。自那时以来,这个故事的许多版本被重复讲述,涉及各种关于级数是什么的细节——最常见的是从1到100的所有整数相加的经典问题。关于他幼时才华的许多其他轶事也存在,他在还是少年时就做出了第一次突破性的数学发现。他在1798年完成了他的主要著作《算术研究》,当时年仅21岁——但直到1801年才出版。这部作品对于巩固数论作为一门学科起到了基础性的作用,并塑造了该领域至今的发展。
Gauss的才华吸引了Brunswick公爵的注意,后者将他送到了现在的Braunschweig理工大学的Collegium Carolinum,他从1792年到1795年就读于该校,然后从1795年到1798年就读于Göttingen大学。在大学期间,Gauss独立地重新发现了几个重要定理。他的突破发生在1796年,当时他证明了如果正多边形的边数是不同Fermat素数与2的幂的乘积,那么可以用圆规和直尺构造该多边形。这是数学一个重要领域的重大发现;构造问题自古代希腊时代以来就占据了数学家的时间,这一发现最终促使Gauss选择数学而不是语文学作为他的职业。Gauss对这个结果非常满意,以至于他要求在他的墓碑上刻上一个正17边形。但石匠拒绝了,声称困难的构造本质上看起来就像一个圆。
1796年对于Gauss和数论来说都是多产的一年。他在3月30日发现了正17边形的构造。他进一步推进了模运算,大大简化了数论中的操作。4月8日,他成为第一个证明二次互反律的人。这个非常普遍的定律允许数学家确定模运算中任何二次方程的可解性。素数定理在5月31日被猜想提出,很好地理解了素数在整数中的分布方式。
Gauss还发现每个正整数都可以表示为最多三个三角数之和,时间是7月10日,然后他在日记中写下了笔记:"ΕΥΡΗΚΑ! num = Δ + Δ' + Δ"。10月1日,他发布了一个关于有限域上系数多项式解数的结果,150年后这导致了Weil猜想。
晚年与去世
Gauss在晚年仍保持精神活跃,尽管他患有痛风和普遍的不快乐。例如,在62岁时,他自学了俄语。
1840年,Gauss发表了他颇有影响力的《屈光学研究》,在该著作中他首次对旁轴近似下像的形成进行了系统分析(Gaussian光学)。在他的结果中,Gauss证明了在旁轴近似下光学系统可以用其主点来表征,他推导了Gaussian透镜公式。
1845年,他成为荷兰皇家学会的副会员;当该学会在1851年成为荷兰皇家艺术和科学学院时,他作为外国会员加入。

1854年,Gauss为Bernhard Riemann的就职讲座选择了主题"Über die Hypothesen, welche der Geometrie zu Grunde liegen"(几何的基础假设)。从Riemann讲座回家的途中,Weber报告说Gauss充满了赞美和兴奋。
1855年2月23日,Gauss在Göttingen(当时是Hanover王国,现为下萨克森州)因心脏病去世;他被埋葬在那里的Albani墓地。两个人在他的葬礼上致悼词:Gauss的女婿Heinrich Ewald和Wolfgang Sartorius von Waltershausen,他是Gauss的亲密朋友和传记作者。Gauss的大脑被保存下来并由Rudolf Wagner研究,他发现其质量略高于平均值,为1,492克,大脑面积等于219,588平方毫米(340.362平方英寸)。还发现了高度发达的脑回,在20世纪初被认为是他天才的解释。
宗教观
Gauss是路德派新教徒,是Göttingen圣Albans福音路德教会的成员。Gauss相信上帝的潜在证据来自于他在解决了之前困扰他的一个问题后的回应:"最后,两天前,我成功了——不是因为我的努力,而是由于主的恩典。"他的传记作者之一G. Waldo Dunnington这样描述了Gauss的宗教观:
对他来说,科学是揭示人类灵魂不朽核心的手段。在他力量充沛的日子里,它为他提供了娱乐,并通过它打开的前景给了他安慰。在他生命的末期,它给了他信心。Gauss的上帝不是形而上学的冷漠而遥远的虚构,也不是苦涩神学的扭曲漫画。人类不被赋予那种充分的知识,足以自大地声称他模糊的视力就是全部光芒,不可能有其他的光能像他的一样报告真理。对于Gauss来说,不是喃喃自语地背诵信条的人,而是用实际生活来践行信条的人才是被接受的。他认为在世上度过有价值的一生是最好的,唯一的天堂准备。宗教不是文学问题,而是生活问题。上帝的启示是连续的,而不是包含在石板或神圣羊皮纸中。当一本书激励人心时,它就是被启发的。坚定不移的个人死后继续存在的观念,对事物最终调节者的坚定信念,对永恒、公正、全知、全能的上帝的信念,构成了他宗教生活的基础,这与他的科学研究完全和谐一致。
除了他的信件外,关于Gauss个人信念的已知细节并不多。Gauss的许多传记作者对他的宗教立场持不同意见,Bühler和其他人认为他是一个持有非常非正统观点的自然神论者,而Dunnington虽然承认Gauss不能从字面上相信所有基督教教义,以及他对大多数教义和信仰问题的信念是未知的,但指出他至少在名义上是路德派信徒。
关于这一点,有一份Rudolf Wagner和Gauss之间的对话记录,他们讨论了William Whewell的著作《论众世界的复数》。在这部著作中,Whewell以神学论证为基础反驳了其他行星上存在生命的可能性,但这是一个Wagner和Gauss都不同意的立场。后来Wagner解释说他不完全相信《圣经》,尽管他承认他"羡慕"那些能够轻易相信的人。这后来促使他们讨论信仰话题,在一些其他宗教评论中,Gauss说他受到了路德派牧师Paul Gerhardt等神学家的影响,而不仅仅是摩西的影响。其他宗教影响包括Wilhelm Braubach、Johann Peter Süssmilch和新约。Gauss经常阅读的两部宗教著作是Braubach的《灵魂论》(Giessen, 1843)和Süssmilch的《拯救的神圣秩序》(A756);他还花了相当多的时间研究原文希腊语版本的新约。
Dunnington进一步阐述了Gauss的宗教观,他写道:
Gauss的宗教意识是建立在对真理的不知足的渴望和对扩展到知识财富和物质财富的深刻公正感之上的。他认为整个宇宙的精神生活是一个被永恒真理所贯穿的伟大法律体系,从这个源头他获得了坚定的信念,即死亡并不终结一切。
Gauss声称他坚定地相信来世,并将精神性视为对人类本质上重要的东西。他曾说过这样的话:"没有不朽,世界将毫无意义,整个创造将是荒谬的",因为这一声明他受到了无神论者Eugen Dühring的严厉批评,后者将他评判为一个狭隘的迷信的人。
虽然他不是常去教堂的人,但Gauss强烈支持宗教宽容,相信"人无权打扰他人的宗教信仰,而他人在困难时通过这种信仰获得尘世悲伤的安慰。"当他的儿子Eugene宣布他想成为基督教传教士时,Gauss表示赞同,说无论宗教组织内部存在什么问题,传教工作都是"一项高尚而光荣的"任务。
家庭
1805年10月9日,Gauss与Johanna Osthoff(1780–1809)结婚,与她生有两个儿子和一个女儿。Johanna于1809年10月11日去世,她最近的孩子Louis在次年去世。Gauss陷入了抑郁症,他从未完全恢复过来。他后来在1810年8月4日与Minna Waldeck(1788–1831)结婚,又生有三个孩子。Gauss没有第一位妻子,他就再也不是从前的样子了,就像他的父亲一样,他也开始主宰他的孩子。Minna Waldeck于1831年9月12日去世。

Gauss有六个孩子。与Johanna(1780–1809)的孩子是Joseph(1806–1873)、Wilhelmina(1808–1846)和Louis(1809–1810)。与Minna Waldeck他还有三个孩子:Eugene(1811–1896)、Wilhelm(1813–1879)和Therese(1816–1864)。Eugene在语言和计算方面具有相当多的Gauss的天赋。在他的第二任妻子于1831年去世后,Therese接管了家务,在Gauss余下的生命中照顾了他。他的母亲从1817年起住在他家里,直到1839年去世。
Gauss最终与他的儿子发生了冲突。他不希望他的任何儿子进入数学或科学领域,"害怕有损家族名誉",因为他认为他们中没有人能超过他自己的成就。Gauss希望Eugene成为律师,但Eugene想要学习语言。他们为Eugene举办的一次聚会发生了争执,Gauss拒绝付款。儿子愤然离去,并在大约1832年移居美国。在中西部为美国毛皮公司工作时,他学会了苏族语言。后来他搬到了密苏里州,成为了一名成功的商人。Wilhelm也在1837年搬到美国,定居在密苏里州,最初是农民,后来在圣路易斯的鞋业中变得富有。Eugene的成功花了许多年才能抵消他在Gauss的朋友和同事中的声誉。也见Robert Gauss于1912年9月3日写给Felix Klein的信。
性格
Gauss是一个热烈的完美主义者和辛勤的工作者。他从不是一个多产的作家,拒绝发表他认为不完整和不够完美的工作。这与他的个人座右铭pauca sed matura"少而精"是一致的。他的个人日记表明他在他的同代人发表成果之前数年或数十年就做出了几个重要的数学发现。苏格兰裔美国数学家和作家Eric Temple Bell说,如果Gauss及时发表了他的所有发现,他会让数学向前推进了五十年。
尽管他确实教过一些学生,但Gauss因不喜欢教学而闻名。据说他只参加过一次科学会议,那是1828年在柏林举行的。然而,他的几位学生成为了有影响力的数学家,其中包括Richard Dedekind和Bernhard Riemann。
根据Gauss的推荐,Friedrich Bessel在1811年3月获得了Göttingen的荣誉博士学位。大约在那个时候,两个人进行了通信。然而,当他们在1825年亲自见面时,他们发生了争执;这
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