數(shù)學(xué)家高斯的故事 高斯(Gauss 1777~1855)生于Brunswick，位于現(xiàn)在德國(guó)中北部。他的祖父是農(nóng)民，父親是泥水匠，母親是一個(gè)石匠的女兒，有一個(gè)很聰明的弟弟，高斯這位舅舅，對(duì)小高斯很照顧，偶而會(huì)給他一些指導(dǎo)，而父親可以說(shuō)是一名「大老粗」，認(rèn)為只有力氣能掙錢，學(xué)問(wèn)這種勞什子對(duì)窮人是沒(méi)有用的。 高斯很早就展現(xiàn)過(guò)人才華，三歲時(shí)就能指出父親帳冊(cè)上的錯(cuò)誤。七歲時(shí)進(jìn)了小學(xué)，在破舊的教室里上課，老師對(duì)學(xué)生并不好，常認(rèn)為自己在窮鄉(xiāng)僻壤教書是懷才不遇。高斯十歲時(shí)，老師考了那道著名的「從一加到一百」，終于發(fā)現(xiàn)了高斯的才華，他知道自己的能力不足以教高斯，就從漢堡買了一本較深的數(shù)學(xué)書給高斯讀。同時(shí)，高斯和大他差不多十歲的助教Bartels變得很熟，而Bartels的能力也比老師高得多，后來(lái)成為大學(xué)教授，他教了高斯更多更深的數(shù)學(xué)。 老師和助教去拜訪高斯的父親，要他讓高斯接受更高的教育，但高斯的父親認(rèn)為兒子應(yīng)該像他一樣，作個(gè)泥水匠，而且也沒(méi)有錢讓高斯繼續(xù)讀書，最后的結(jié)論是－－去找有錢有勢(shì)的人當(dāng)高斯的贊助人，雖然他們不知道要到哪里找。經(jīng)過(guò)這次的訪問(wèn)，高斯免除了每天晚上織布的工作，每天和Bartels討論數(shù)學(xué)，但不久之后，Bartels也沒(méi)有什么東西可以教高斯了。 1788年高斯不顧父親的反對(duì)進(jìn)了高等學(xué)校。數(shù)學(xué)老師看了高斯的作業(yè)后就要他不必再上數(shù)學(xué)課，而他的拉丁文不久也凌駕全班之上。 1791年高斯終于找到了資助人－－布倫斯維克公爵費(fèi)迪南(Braunschweig)，答應(yīng)盡一切可能幫助他，高斯的父親再也沒(méi)有反對(duì)的理由。隔年，高斯進(jìn)入Braunschweig學(xué)院。這年，高斯十五歲。在那里，高斯開始對(duì)高等數(shù)學(xué)作研究。并且獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了二項(xiàng)式定理的一般形式、數(shù)論上的「二次互逆定理」(Law of Quadratic Reciprocity)、質(zhì)數(shù)分布定理(prime numer theorem)、及算術(shù)幾何均(arithmetic-geometric mean)。 1795年高斯進(jìn)入哥廷根(G?ttingen)大學(xué)，因?yàn)樗�在語(yǔ)言和數(shù)學(xué)上都極有天分，為了將來(lái)是要專攻古典語(yǔ)文或數(shù)學(xué)苦惱了一陣子。到了1796年，十七歲的高斯得到了一個(gè)數(shù)學(xué)史上極重要的結(jié)果。最為人所知，也使得他走上數(shù)學(xué)之路的，就是正十七邊形尺規(guī)作圖之理論與方法。 希臘時(shí)代的數(shù)學(xué)家已經(jīng)知道如何用尺規(guī)作出正 2m×3n×5p 邊形，其中 m 是正整數(shù)，而 n 和 p 只能是0或1。但是對(duì)于正七、九、十一邊形的尺規(guī)作圖法，兩千年來(lái)都沒(méi)有人知道。而高斯證明了： 一個(gè)正 n 邊形可以尺規(guī)作圖若且唯若 n 是以下兩種形式之一： 1、n = 2k，k = 2, 3,… 2、n = 2k × (幾個(gè)不同「費(fèi)馬質(zhì)數(shù)」的乘積)，k = 0,1,2,… 費(fèi)馬質(zhì)數(shù)是形如 Fk = 22k 的質(zhì)數(shù)。像 F0 = 3，F(xiàn)1 = 5，F(xiàn)2 = 17，F(xiàn)3 = 257， F4 = 65537，都是質(zhì)數(shù)。高斯用代數(shù)的方法解決二千多年來(lái)的幾何難題，他也視此為生得意之作，還交待要把正十七邊形刻在他的墓碑上，但后來(lái)他的墓碑上并沒(méi)有刻上十七邊形，而是十七角星，因?yàn)樨?fù)責(zé)刻碑的雕刻家認(rèn)為，正十七邊形和圓太像了，大家一定分辨不出來(lái)。 1799年高斯提出了他的博士論文，這論文證明了代數(shù)一個(gè)重要的定理： 任一多項(xiàng)式都有（復(fù)數(shù)）根。這結(jié)果稱為「代數(shù)學(xué)基本定理」(Fundamental Theorem of Algebra)。 事實(shí)上在高斯之前有許多數(shù)學(xué)家認(rèn)為已給出了這個(gè)結(jié)果的證明，可是沒(méi)有一個(gè)證明是嚴(yán)密的。高斯把前人證明的缺失一一指出來(lái)，然后提出自己的見(jiàn)解，他一生中一共給出了四個(gè)不同的證明。 在1801年，高斯二十四歲時(shí)出版了《算學(xué)研究》(Disquesitiones Arithmeticae)，這本書以拉丁文寫成，原來(lái)有八章，由于錢不夠，只好印七章。 這本書除了第七章介紹代數(shù)基本定理外，其余都是數(shù)論，可以說(shuō)是數(shù)論第一本有系統(tǒng)的著作，高斯第一次介紹「同余」(Congruent)的概念。「二次互逆定理」也在其中。 二十四歲開始，高斯放棄在純數(shù)學(xué)的研究，作了幾年天文學(xué)的研究。 當(dāng)時(shí)的天文界正在為火星和木星間龐大的間隙煩惱不已，認(rèn)為火星和木星間應(yīng)該還有行星未被發(fā)現(xiàn)。在1801年，意大利的天文學(xué)家Piazzi，發(fā)現(xiàn)在火星和木星間有一顆新星。它被命名為「谷神星」(Cere)。現(xiàn)在我們知道它是火星和木星的小行星帶中的一個(gè)，但當(dāng)時(shí)天文學(xué)界爭(zhēng)論不休，有人說(shuō)這是行星，有人說(shuō)這是彗星。必須繼續(xù)觀察才能判決，但是Piazzi只能觀察到它9度的軌道，再來(lái)，它便隱身到太陽(yáng)后面去了。因此無(wú)法知道它的軌道，也無(wú)法判定它是行星。