Измерил королевство и открыл планету Церера: история Карла Гаусса, который создал современную математику

Карл Гаусс был гениальным ученым, признанным при жизни. Он прославился благодаря своим открытиям в математике, астрономии, геодезии и физике. При этом о многих его изобретениях мир узнал лишь после смерти ученого — Гаусс никогда не публиковал свои «свежие» работы.

Первые шаги Карла Гаусса в математике

Карл Гаусс родился в немецком герцогстве Брауншвейг. Мать Доротея Бенц была безграмотной, поэтому не записала дату рождения будущего математика (спустя годы он «вычислил» ее сам). Отец Карла тоже был из крестьянской семьи. Он работал каменщиком и нередко помогал вести бухгалтерский учет во время ярмарок.

Трехлетний Карл, наблюдая в один из дней за такими расчетами, заметил ошибку. Когда отец перепроверил записи, оказалось, что итоговое число Карла действительно было верным. Вскоре он научился читать и писать, а большинство операций с числами все также проводил в уме.

В возрасте семи лет Карл Гаусс пошел в Екатерининскую народную школу. В третьем классе, на первом же уроке математики, он поразил учителя. Чтобы утихомирить детей, педагог давал им задачку по арифметике, на которую у ребят уходило приличное количество времени. А вот юный Гаусс решил ее за несколько минут, придумав нужную формулу.

Педагог купил мальчику лучший учебник математики тех времен. Но и его Карл поглотил мгновенно. Тогда Карла отдали преподавателю Мартину Бартельсу. Он помогал разбирать сложные задачи, проводил лекции по матанализу и геометрии. Именно Бартельс познакомил Карла Гаусса с герцогом Брауншвейгским и выхлопотал у того стипендию.

Это позволило Гауссу поступить сначала в Брауншвейгский технический университет, а после — Геттингенский университет. Герцог покровительствовал Карлу до самой смерти. Он поддерживал любые начинания будущего ученого, хоть тот и решил заниматься математикой далеко не сразу.

Главные открытия Карла Гаусса

В Геттингенском университете он составил таблицы простых чисел, квадратичных вычетов, а также результатов делений с периодами в остатке. Гаусс сформулировал метод наименьших квадратов и закон взаимности квадратичных вычетов (он был открыт и раньше, но доказать его никто не смог).

В 1796 году Карл Гаусс построил правильный семнадцатиугольник с помощью циркуля и линейки. Эта область математики занимала ученого больше всего: он начал изучать построение правильных х-угольников для определенных значений х. При этом Гаусс всегда публиковал только те труды, которые считал идеальными.

Еще через несколько лет ученый написал «Арифметические исследования», где подробно описал теорию сравнений в веденных им обозначениях, квадратные формы, комплексные корни из единицы для построения правильных n-угольников и другое. Эта работа стала одним из самых всеобъемлющих трудов по математике.

Как Карл Гаусс обнаружил новую планету

В 1801 году астроном Джузеппе Пиацци открыл необычное небесное тело в созвездии Тельца. Следующие несколько дней объект менял свое положение. Пиацци все не мог понять: это звезда, планета или комета? Позже он рассказал о своих наблюдениях другим астрономам, однако к тому времени космический объект попросту исчез.

Когда об этом узнал Карл Гаусс, он предложил метод определения орбит небесных тел. Ему хватило тех данных, которые успел собрать Джузеппе Пиацци. Математик вычислил траекторию передвижения этой «звезды» — очень скоро она действительно показалась на небе. Благодаря этому мир смог найти карликовую планету Цереру.

В 1802 году Гаусс определил траекторию и другой планеты — Паллады. Петербургская академия наук даже пригласила ученого на должность директора Петербургской обсерватории, однако Карл Гаусс отказался. Зато он получил точно такой же пост при родном Геттингенском университете.

В 1805 году Гаусс женился на Иоганне Остгоф, однако счастье длилось недолго. Через четыре года Иоганна и их сын умерли. В то же время Наполеон обложил жителей города контрибуцией — Гаусс смог выплатить долг в две тысячи франков при помощи курфюрста Майнцского, друга Гете. Это позволило ученому остаться в университете и написать «Теорию движения небесных тел».

Изобретения в области геодезии и физики

В 1818 году математика пригласили организовать геодезическую съемку «новорожденного» королевства Ганновер. Прежде чем приступить к работе, Гаусс собрал гелиотроп, который помог определить положение объекта в пространстве при помощи света. Ученый также сформулировал новую теорию поверхностей, разработал гауссову кривизну и даже описал основы дифференциальной геометрии.

После смерти второй жены Карл Гаусс сблизился с физиком Вильгельмом Вебером. Вместе они занимались электродинамикой и земным магнетизмом, а также создали электромагнитный телеграф. В 1837 году им пришлось расстаться: Вебера уволили из Геттингенского университета.

Ученые смогли встретиться только через двадцать лет. Теперь это была дружеская встреча — Карл Гаусс больше не занимался наукой. На склоне лет он читал Александра Пушкина и русские журналы. «Короля математики» не стало в 1855 году.