Карл Фридрих Гаусс

     Впрочем, были причины и прозаические. Гаусс  занимал скромное положение приват-доцента в Брауншвейге, получая 6 талеров в месяц. Пенсия в 400 талеров от герцога-покровителя не настолько улучшила его положение, чтобы он мог содержать семью, а он подумывал о женитьбе. Получить где-нибудь кафедру по математике было бы не просто, да Гаусс и не очень стремился к активной преподавательской деятельности. Расширяющаяся сеть обсерваторий делала карьеру астронома более доступной.

     Гаусс начал интересоваться астрономией  еще в Геттингене. Кое-какие наблюдения он проводил в Брауншвейге, причем часть  герцогской пенсии он израсходовал на покупку секстанта. Он ищет достойную  вычислительную задачу, решая пока мелкие задачи. Так, он публикует простой  способ вычисления времени пасхи  и других циклических праздников вместо чрезвычайно путанных рецептов, которыми пользовались раньше. Мысль  о настоящей задаче появилась  в 1801 г. при следующих обстоятельствах.

     1 января 1801 г. астроном Пиацци, составляющий  звездный каталог, обнаружил неизвестную  звезду 8-й звездной величины. Пронаблюдав  за ней 40 дней, Пиацци обратился  к крупнейшим астрономам с  просьбой продолжить наблюдения. По разным причинам его просьба  не была выполнена. В июне  эти сведения дошли до Цаха, издававшего единственный в то  время астрономический журнал. Цах  высказал гипотезу, что речь идет  «о давно подозреваемой между  Марсом и Юпитером, а теперь, по-видимому, открытой, новой большой планете». Гипотеза Цаха показалась правдоподобной, и надо было срочно искать  «потерянную» планету. А для  этого надо было вычислить  ее траекторию. Определить эллиптическую  траекторию по дуге в 9^о, которую знал Пиацци, было за пределами вычислительных возможностей астрономов. В сентябре 1801 г., оставив все свои дела, вычислением орбиты занялся Гаусс. В ноябре вычисления были закончены. В декабрьском номере журнала Цаха они были опубликованы, а в ночь с 31 декабря на 1 января – ровно через год после наблюдений Пиацци – известный немецкий астроном Ольберс, основываясь на траектории,  вычисленной Гауссом, нашел планету (ее назвали Церерой). Это была подлинная сенсация!

     25 марта 1802 г. Ольберс открывает  еще одну планету – Палладу.  Гаусс быстро вычисляет ее  орбиту, показав, что она располагается  между Марсом и Юпитером. Действенность  вычислительных методов Гаусса  стала для астрономов несомненной.

     К Гауссу приходит признание. Одним из признаков этого было избрание его  членом-корреспондентом Петербургской  академии наук. Вскоре его пригласили занять место директора Петербургской  обсерватории. Гаусс пишет, что ему  лестно получить приглашение в город, где работал Эйлер и серьезно думает о переезде. В письмах Гаусс  пишет, что в Петербурге часто  плохая погода, а потому он будет  слишком занят наблюдениями, и  будет оставаться время для занятий. Он пишет, что 1000 рублей, которые он будет получать, больше 4000 талеров, которые он имеет сейчас, но жизнь  в Петербурге дороже.

     В то же время Ольберс предпринимает  усилия, чтобы сохранить Гаусса для  Германии. Еще в 1802 г. он предлагает куратору Геттингенского университета пригласить Гаусса на пост директора  вновь организованной обсерватории. Ольберс пишет при этом, что  Гаусс «к кафедре математики имеет  положительное отвращение». Согласие было дано, но переезд состоялся  лишь в конце 1807 г. За это время  Гаусс женился. В 1806 г. умирает от ран герцог, к которому Гаусс, по-видимому, был  искренне привязан. Теперь его  ничто не удерживает в Брауншвейге.

     Жизнь Гаусса в Геттингене складывалась не сладко. В 1809 г. после рождения сына умерла жена, а затем и сам ребенок. Вдобавок Наполеон обложил Геттинген тяжелой контрибуцией. Сам Гаусс должен был заплатить непосильный налог в 2000 франков. За него попытались внести деньги Ольберс и, прямо в Париже, Лаплас. Оба раза Гаусс гордо отказался. Однако нашелся еще один благодетель, на этот раз – аноним, и деньги возвращать было некому (много позднее узнали, что это был курфюрст Майнцский, друг Гёте). «Смерть мне милее такой жизни», - пишет Гаусс между заметками о теории эллиптических функций. Окружающие не ценили его работ, считали его, по меньшей мере, чудаком. Ольберс успокаивает Гаусса, говоря, что не следует рассчитывать на понимание людей: «их нужно жалеть и им служить».

     В 1809 г. выходит законченная 1807 г. знаменитая «Теория движения небесных тел, обращающихся вокруг Солнца по коническим сечениям». Задержка произошла отчасти из-за опасений издателя, что книга на немецком языке не найдет спроса, а  Гаусс из патриотических соображений  отказался печатать книгу на французском. Компромисс состоял в издании  книги на латыни. Это единственная книга Гаусса по астрономии (сверх  этого он напечатал несколько  статей).

     Гаусс излагает свои методы вычисления орбит. Чтобы убедиться в силе своего метода, он повторяет вычисление орбиты кометы 1769г., которую в свое время  за три дня напряженного счета  вычислил Эйлер, потерявший после этого  зрение. Гауссу на это потребовался час. В книге был изложен метод  наименьших квадратов, остающийся по сей  день одним из самых распространенных методов обработки результатов  и наблюдений. Гаусс указывает, что  он знает этот метод с 1794г., а с 1802г систематически им пользуется. (За два года до выхода «Теории движения»  Гаусса метод наименьших квадратов  был опубликован Лежандром.)

     На 1810 г. пришлось большое число почестей: Гаусс получил премию Парижской  академии наук и Золотую медаль Лондонского  королевского общества, был избран в несколько академий

     В 1804 г. Парижская академия выбрала  в качестве темы для большой премии (золотая медаль весом 1 кг) теорию возмущений Паллады. Срок дважды переносился (до 1816 г.) в надежде, что Гаусс представит работу. Гауссу помогал в вычислениях  его ученик Николаи («юноша, неутомимый в вычислениях»),  и все же вычисления не были доведены до конца. Гаусс прервал  их, находясь в тяжелой депрессии.

     Регулярные  занятия астрономией продолжались почти до самой смерти. Знаменитую комету 1812 г. (которая «предвещала» пожар Москвы!) всюду наблюдали, пользуясь  вычислениями Гаусса. 28 августа 1851 года Гаусс наблюдал солнечное затмение. У Гаусса было много учеников-астрономов (Шумахер, Герлинг, Николаи, Струве). Крупнейшие немецкие геометры Мёбиус и Штаудт учились у него не геометрии, а  астрономии. Он состоял в активной переписке со многими астрономами, регулярно читал статьи и книги  по астрономии, печатал рецензии.

     Геодезия. К 1820 г. центр практических интересов Гаусса переместился в геодезию Еще в начале века он попытался воспользоваться результатами измерений дуги меридиана, предпринятых французскими геодезистами для установления эталона длины (метра), чтобы найти истинное сжатие Земли. Но дуга оказалась слишком мала. Гаусс мечтал провести измерение достаточно большой дуги меридиана. К этой работе он смог приступить только в 1820 г. Хотя измерения растянулись на два десятилетия, Гаусс не смог осуществить свой замысел в полном объеме. Большое значение имели полученные в связи с геодезией исследования по обработке результатов измерений (к этому времени относятся основные публикации о методе наименьших квадратов) и различные геометрические результаты, связанные с необходимостью проводить измерения на поверхности эллипсоида.

     Электродинамика и земной магнетизм. К концу 20-х годов Гаусс, перешедший 50-летний рубеж, начинает поиски новых для себя областей научной деятельности. Об этом свидетельствуют две публикации 1829 и 1830 гг. Первая из них несет печать размышлений об общих принципах механики; другая посвящена изучению капиллярных явлений. Гаусс решает заниматься физикой, но его узкие интересы еще не определились. В 1831 г. он пытается заниматься кристаллографией. Это очень трудный год в жизни Гаусса: умирает его вторая жена, у него начинается тяжелейшая бессонница. В этом же году в Геттинген приезжает приглашенный по инициативе Гаусса 27-летний физик Вильгельм Вебер. Гаусс познакомился с ним в 1827 г. в доме Гумбольдта. Гауссу было 54 года; о его замкнутости ходили легенды, и все же в Вебере он нашел сотоварища по занятиям наукой, какого он никогда не имел прежде.

     Интересы  Гаусса и Вебера лежали в области  электродинамики и земного магнетизма. Их деятельность имела не только теоретические, но и практические результаты. В 1833 г. они изобретают электромагнитный телеграф (это событие запечатлено  в их общем памятнике).  Первый телеграф связывал обсерваторию и физический институт. Пол финансовым причинам внедрить телеграф в жизнь его  создателям не удалось.

     В процессе занятий магнетизмом Гаусс  пришел к выводу, что системы физических единиц надо строить, вводя некоторое  количество независимых величин  и выражая остальные величины через них.

     Изучение  земного магнетизма опиралось как  на наблюдения в магнитной обсерватории, созданной в Геттингене, так и  на материалы, которые собирались в  разных странах «Союзом для наблюдения над земным магнетизмом», созданным  Гумбольдтом после возвращения  из Южной Америки. В это же время  Гаусс создает одну из важнейших  глав математической физики – теорию потенциала.

     Совместные  занятия Гаусса и Вебера были прерваны в 1843 г., когда Вебера вместе с шестью другими профессорами изгнали из Геттингена за подписание письма королю, в котором указывались нарушения  последним конституции (Гаусс не подписал письма). Возвратился в  Геттинген Вебер лишь в 1849 году, когда  Гауссу было уже 72 года.

     Заключение.

     Гаусс – человек с универсальными математическими способностями; им затрагивались почти все главные отрасли чистой и прикладной математики, причем всюду девизом автора было: раnса sed matura (немного, но зрело); он оставил неопубликованными много работ, считая их не достаточно обработанными. Гаусс всегда стремился к оригинальности; затрагивая уже ранее разрабатывавшийся вопрос, казалось, что Гаусс не знаком с предшествовавшими работами, так оригинальны приемы и формы, которые Гаусс придавал изложению. К сожалению, эта оригинальность методы при излишней лаконичности изложения делает многие места сочинений Гаусса весьма трудными для читателя. Замечательная способность Гаусса к числовым выкладкам обнаружилась во многих его работах, о чем свидетельствуют посмертные рукописи.

     Многие  исследования Гаусс не публиковал при  жизни. Они сохранились в виде очерков, набросков, переписки с  друзьями. Изучением этих трудов до Второй мировой войны занималось Геттингенское научное общество, которому удалось издать 12 томов  сочинений Гаусса. Наиболее интересную часть наследия составляет уже упоминавшийся  дневник.

     Научное творчество Гаусса наглядно показывает неосновательность деления наук на «чистые» и «прикладные»: «принц математиков» находил практические применения результатам своих фундаментальных  исследований и из конкретных задач  прикладных областей умел извлекать  проблемы, представляющие интерес для  фундаментальной науки.

     Закончим  рассказ о Гауссе словами Клейна: «Гаусс напоминает мне образ высочайшей вершины баварского горного хребта, какой она предстает перед глазами наблюдателя, глядящего с севера. В этой горной цепи в направлении с востока на запад отдельные вершины подымаются все выше и выше, достигая предельной высоты в могучем, высящемся в центре великане; круто обрываясь, этот горный исполин сменяется низменностью новой формации, в которую на много десятков километров далеко проникают его отроги, и стекающие с него потоки несут влагу и жизнь».

     Список  используемой литературы

 С. Г.  Гиндикин «Рассказы о физиках  и математиках»

http://www.peoples.ru/science/mathematics/gauss/index1.html  - Карл Фридрих Гаусс

http://mathsun.ru/gauss.html - Светила математики. Карл Гаусс

http://www.encyklopedia.narod.ru/bios/nauka/gauss/gauss.html - Гаусс Карл Фридрих