Carl Friedrich Gauss – król liczb

Carl Friedrich Gauss w 1828 r. (domena publiczna).

Urodzony w biednej rodzinie 30 kwietnia 1777 roku Carl Friedrich Gauss już od małego wykazywał się niesamowitą zdolnością matematyczną. Jego ojciec nie był tym zachwycony – być może dlatego, że już jako sześciolatek syn wytykał mu błędy w rozliczeniach wypłat dla pracowników. W szkole młody Carl zadanie, które nauczyciel zadał uczniom, aby ich zająć na godzinę, rozwiązał w kilka minut. Polegało ono na podaniu sumy liczb od jednego do stu. Carl od razu podał wynik bez żmudnego dodawania, używając ciągu arytmetycznego, w niektórych krajach zwanego dzięki niemu „małym Gaussem”.

Nikt już dalej nie musiał przekonywać nauczyciela, że ma do czynienia z uczniem wyjątkowym. Od tej pory zawsze go wspierał i za jego pomocą młody geniusz dostał się do gimnazjum Collegium Carolinum w swoim rodzinnym mieście Brunszwiku, gdzie z kolei został wzięty pod skrzydła księcia Karola Wilhelma. Będąc w gimnazjum zagłębiał się we wszelkie książki matematyczne, jakie oferowała biblioteka. Wtedy też poznał pracę Eulera i Newtona, tam też opracował metodę najmniejszych kwadratów.

Dalej, korzystając ze stypendium od księcia Karola Wilhelma, rozpoczął w 1795 roku studia w Getyndze. Wbrew pozorom młody naukowiec na początku wcale nie był pewny wyboru kierunku – był uzdolniony w nauce języków i zastanawiał się na studiowaniem filologii klasycznej. Na końcu jednak jego wybór padł na matematykę. Tego samego dnia dokonał swojego pierwszego ważnego odkrycia – przy użyciu linijki i cyrkla skonstruował siedemnastokąt foremny. Również na początku studiów poczynił ważne odkrycie dla statystyki: rozkład normalny, zwany również „rozkładem Gaussa”. Dzięki niemu można m.in. obliczyć medianę.

Rozkład normalny i tzw. reguła trzech sigm (aut. Dan Kernler, opublikowano na licencji Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International).

W 1798 roku wrócił do Brunszwiku nie uzyskawszy dyplomu z uczelni. Nie był mu on potrzebny do dalszego zagłębiania matematyki i astronomii, gdyż książę Karol Wilhelm dalej wspierał Gaussa finansowo. Doktorat mimo tego w końcu uzyskał, nie odbywając nawet tradycyjnego ustnego egzaminu. Swoją dysertacją wprowadził pojęcie liczb zespolonych. W wieku 24 lat opublikował dzieło „Disquisitiones Arithmeticae” o teorii liczb i kongruencji, tym samym awansując do grona cenionych na całym świecie matematyków. W pewnym sensie był trendsetterem : początkowo pisał swoje rozprawy w języku łacińskim, a gdy zaczął pisać po niemiecku, wielu innych za jego przykładem także zaczęło publikować w swoim języku ojczystym.

Z początkiem XIX wieku uczony odkrywał tajniki astronomii. Robił to na tyle efektywnie, że w 1802 roku włoski astronom zaobserwował planetoidę Ceres w miejscu obliczonym wcześniej przez matematyka. Swoje metody obliczania krążenia planet opublikował w formie książki krótko później. W 1807 roku przeniósł się z powrotem do Getyngi jako profesor astronomii.

Carl Friedrich Gauss – zobacz też:

• Matematycy z kawiarni Szkockiej
• Stefan Banach – życiorys w 119. rocznicę urodzin

Świetnego kontaktu z liczbami Gaussowi nie można odmówić. Gorzej bywało z kontaktami międzyludzkimi. Naukowiec prawdopodobnie był zbyt bezpośredni. Na nowe odkrycie znajomego po fachu potrafił odpowiedzieć: „Miłe to, ale wiedziałem o tym już dwadzieścia lat temu”. Tej arogancji nie mógł znieść Alexander von Humboldt, który szybko przerwał korespondencję z matematycznym geniuszem, bo czuł się obrażany. Mimo tego braku empatii Gauss znalazł partnerkę życiową, Elisabeth Rosinę, z którą ożenił się w 1805 roku. Elisabeth urodziła mu dwoje dzieci, a przy trzecim porodzie zmarła (dziecko też przeżyło tylko kilka dni). Gauss nie spędzał z rodziną wiele czasu (jego prawdziwą miłością była matematyka), ale to wydarzenie bardzo nim wstrząsnęło. Z jego pamiętnika z tego okresu wynika, że „wolałby śmierć niż takie życie”. Szybko jednak znalazł sobie nową żonę, z którą wziął ślub rok później. To małżeństwo nie było jednak szczęśliwe. Rodzina nie rozumiała jego wiecznych projektów i ciągłych obliczeń, które uznawała za marnowanie czasu.

Ciągle pozostając wierny matematyce, Gauss oddawał się też fizyce, astronomii, optyce i geodezji. Sam prowadził niezliczone pomiary w terenie. Od 1820 roku przez kilka lat wymierzył całe królestwo Hanoweru wzdłuż i wszerz, aby być pewnym co do każdego kąta. W tym czasie, aby ułatwić sobie zadanie, skonstruował heliotrop – urządzenia za pomocą którego można określić odległy punkt pomiarowy. Bazując na swoich pomiarach położył podwaliny pod wykorzystanie matematyki w geodezji. Nie próżnował także w zakresie fizyki. Zajmował się badaniami nad magnetyzmem i elektrycznością oraz stworzył pierwsze połączenie telegraficzne za pomocą elektromagnetyzmu.

Banknot dziesięciomarkowy z wizerunkiem Gaussa i przedstawieniem rozkładu normalnego (domena publiczna).

Matematyk wiele opublikował w ciągu życia, ale pozostawała to tylko część jego pracy. Ogrom innych obliczeń pozostawił w domowym zaciszu, uznając, że nie zostaną one zrozumiane. Jednym z nich była geometria nieeuklidesowa, czyli nie trzymająca się klasycznych podziałów. Inni naukowcy później zaufali, że jednak ktoś ich zrozumie. Jednym z nich był Einstein, który zalążki pracy Gaussa wykorzystał w swojej teorii względności.

Carl Gauss mimo wielości propozycji pracy naukowej w innych miastach do końca życia pozostał wierny Getyndze, gdzie zmarł 23 lutego 1855 roku w wieku 78 lat. W pewnym sensie jego cząstka wciąż pozostaje w tym mieście (i nie chodzi tu tylko o odkrycia i wkład w rozwój matematyki) – w gmachu Uniwersytetu Getyńskiego do dziś znajduje się jego zakonserwowany mózg.

Lubisz czytać artykuły w naszym portalu? Wesprzyj nas finansowo i pomóż rozwinąć nasz serwis!

Bibliografia:

• Aus dem Leben eines Genies [w:] „Deutschlandradio Kultur” [dostęp: 22 lutego 2015 r.] <[http://www.deutschlandradiokultur.de/aus-dem-leben-eines-genies.950.de.html?dram:article_id=136204]>
• Carl Friedrich Gauß. Perfektionist und Mathematiker [w:] „Focus”, 22 lutego 2009 r. [dostęp: 22 lutego 2015 r.] <[http://www.focus.de/wissen/mensch/carl-friedrich-gauss-perfektionist-und-mathematiker_aid_370790.html]>
• Stuloff Nikolai, Gauß, Carl Friedrich [w:] „Deutsche Biographie” [dostęp: 22 lutego 2015 r.] <[http://www.deutsche-biographie.de/sfz69883.html]>

Redakcja: Tomasz Leszkowicz

Kupuj świetne e-booki historyczne i wspieraj ulubiony portal!

Regularnie do sklepu Histmaga trafiają nowe, ciekawe e-booki. Dochód z ich sprzedaży wspiera działalność pierwszego polskiego portalu historycznego. Po to, by zawsze był ktoś, kto mówi, jak było!

Sprawdź dostępne tytuły pod adresem: https://sklep.histmag.org/