高斯是大家公認的數學王子,在數學史上的地位可見一斑。在大大小小的數學家排行版榜上,高斯也穩坐前三。
高斯一生數學成果無數,大部分都是一些獨家專利,他在數學上的發明創造無與倫比。我們非常熟悉的從1加到100的故事,且不論這個故事是否真假,一個幾歲大孩子有如此創造力可注定着他一生都是數學天才。
高斯
15歲的高斯有天翻着對數表,統計了一下附頁上前1000以内的素數個數。于是,他就提出了一個重大的素數個數猜想,這是人類第一次在素數分布上給出的一個猜想。雖然少年高斯并沒有證明這個結論,但僅僅通過一張簡單的素數表就可以得出如此驚天動力的結論,也實在讓人驚歎。
素數分布
19歲,高斯上大學,受到老師的特殊照顧,老師每天都給他出一些額外的題目,其中有一道題目是,用尺規作出一個正十七邊形。高斯以為隻是一道常規習題,拿回家之後,發現很難做,整整一夜,他終于證明了,正十七邊形是可以通過尺規作圖實現的。老師看了之後顫抖了,這是一道困擾人類2000多年的難題啊,高斯居然一個晚上就解決了!
用尺規做正十七邊形
24歲,高斯證明了一個重要定理,代數基本定理:每一個n階的代數方程必有n個實數或者複數解。并且提出了二次互反律,這是數論繼續發展的重要基礎。高斯發展了最小二乘法,并在3次谷神星軌道觀測數據的基礎上,成功預測了谷神星軌迹。
高斯也是一位測量大師,他主持了漢諾威公國的大地測量工作,運用他掌握的數學知識和計算方法,很快就把這項完成得很好。後來有人評價,如果不是高斯的工作,這項工作基本上就完不成。
這些是高斯具有代表性的一些工作,當然沒有提到的還有千千萬。高斯也是一位傑出的天文學家,物理學家等等。
愛因斯坦,20世紀乃至人類有史以來最偉大的科學家,如果非要說牛頓,那麼牛頓也就隻能排第二位。
愛因斯坦
20世紀以前,人們都認為牛頓的經典物理學可以解釋地球甚至宇宙的所有現象。直到人們開始進入微觀領域時,發現許多現象根本不能用牛頓的理論來進行解釋,甚至在天文觀測上,行星的之間的運動規律也并非完全遵循牛頓經典理論,總是有偏差出現。
終于人們在20世紀初,迎來了一個嶄新的理論。1905年,還是專利局小職員的愛因斯坦連續發表了5篇劃時代意義的論文。其中在一篇《論動體的電動力學》,獨立而完整地提出狹義相對性原理,開創物理學的新紀元。此外愛因斯坦得出著名的質能方程,人們第一次意識到,小小的物質内部原來蘊含着如此巨大的能量,這也為日後人們使用核能提供了可以參考的依據。
質能方程
1916年,愛因斯坦發表廣義相對論,他首先将以前适用于慣性系的相對論稱為狹義相對論,将隻對于慣性系物理規律同樣成立的原理稱為狹義相對性原理。同時廣義相對論原理認為由于有物質的存在,空間和時間會發生彎曲,而引力場實際上是一個彎曲的時空。
時空彎曲
這與牛頓的經典時空觀點是截然不同的,也是違反人類正常認知的。原來時間和空間并非是恒久不變的,光線在經過大質量天體附近時會發生彎曲。物體之間存在引力的效果,本質原因是任何物質周圍都會産生空間彎曲,導緻在這個場裡的所有物體都會受到作用。
這在當時當然是讓人難以接受的理論,人們迫切需要一個具體的觀測來驗證一下這個看起來匪夷所思的理論。1919年,艾丁頓在日全食階段觀測了經過太陽附近的光線,實際彎曲值和廣義相對論的預言吻合得非常好。這是廣義相對論第一次通過實際觀測來證實,事實上,從1919年到現在,人類做過無數次廣義相對論的驗證,但是沒有一次不符合,這也充分說明廣義相對論作為描述宇宙科學非常有效的工具。
艾丁頓在日全食實驗
從上面的介紹,我們也知道愛因斯坦的出現以及提出的理論是屬于開天辟地的一次改變,相對論徹底改變了人類對于光速,對于時間,空間,引力的認識。原來認為四海皆準的牛頓理論隻是在宏觀低速的情況下有效,速度高了,牛頓定律就會出現誤差,速度接近光速時,牛頓理論幾乎完全不再适用。而愛因斯坦的理論完全包括了牛頓理論,并且非常準确地描述了各種現象。可以說,愛因斯坦的出現,讓人們進入了新時空。
高斯在數學上的确非常厲害,從各個角度上去考量,他都是最優秀的數學家。但是他的出現并沒有給數學界帶來完全革新的局面,他的理論極大地擴展了數學的很多領域。他為數學大廈添磚加瓦,貢獻了非常大的貢獻。但是在他後面有一大串頂級數學家,歐拉,黎曼,阿基米德,牛頓,伽羅瓦,萊布尼茨,柯西等等。高斯應該是比後面那些數學大師們更加厲害,但是他并沒有達到獨一檔的程度。
所以,高斯是實力超群的宗師,而愛因斯坦卻是開天辟地的祖師。高斯顯然還是比不上愛因斯坦。
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