高斯被公认为数学王子,其在数学史上的地位可见一斑。 在大大小小的数学家排行榜中,高斯也稳坐前三。
高斯一生取得的数学成就不计其数,其中大部分是一些独家专利。 他在数学方面的发明创造无人可比。 从1加到100的故事我们已经很熟悉了,不管这个故事是真是假,一个几岁的孩子就这么有创意,注定他一辈子都是数学天才。
高斯
一天,15岁的高斯翻开对数表,统计附页前1000以内的质数个数。 因此,他提出了一个关于素数个数的重大猜想,这是人类对素数分布给出的第一个猜想。 虽然年轻的高斯并没有证明这个结论,但是仅通过一张简单的素数表就可以得出如此威力惊人的结论,着实令人惊叹。
素数分布
19岁那年,高斯上了大学,受到老师的特殊照顾。 老师每天都会给他一些额外的问题。 其中一个问题是,用尺子做一个正七边形。 高斯认为这只是例行公事。 带回家后,他发现很难做。 经过一整夜的努力,他终于证明了正七边形可以用尺规画图来实现。 老师看完后浑身发抖。 这是困扰人类两千多年的难题。 高斯居然一晚上就解决了!
用尺子做正七边形
24岁的高斯证明了一个重要的定理,代数基本定理:凡是n阶代数方程,必有n个实解或复解。 并提出了二次互反律,这是数论继续发展的重要基础。 高斯发展了最小二乘法,根据谷神星轨道观测数据三次成功预测了谷神星的轨道。
高斯也是测量大师。 他主持了汉诺威公国的大地测量工作。 运用自己的数学知识和计算方法,他很快就很好地完成了这项工作。 后来有人评论说,如果不是高斯的工作,这部作品基本完成不了。
这些是高斯的一些代表作,当然还有成千上万的其他没有提到。 高斯还是一位杰出的天文学家、物理学家等等。
爱因斯坦,20世纪乃至人类历史上最伟大的科学家,如果非要说到牛顿,那么牛顿只能排在第二位。
爱因斯坦
20世纪以前,人们相信牛顿的经典物理学可以解释地球乃至宇宙的一切现象。 当人们开始进入微观领域时,发现很多现象根本无法用牛顿的理论来解释。 即使在天文观测中,行星间的运动规律也不完全遵循牛顿的经典理论,总是存在偏差。
终于,人们在20世纪初迎来了一个全新的理论。 1905年,当时还是专利局职员的爱因斯坦,连续发表了五篇划时代的论文。 其中,在《论动体电动力学》一文中,他独立完整地提出了狭义相对论原理,开创了物理学的新纪元。 此外,爱因斯坦推导出了著名的质能方程,人们第一次认识到微小的物质中蕴藏着如此巨大的能量,这也为日后人们利用核能提供了参考。
质能方程
1916年,爱因斯坦发表了广义相对论。 他首先把以前适用于惯性系的狭义相对论称为狭义相对论,而且只适用于惯性系。 确立的原理称为狭义相对性原理。 同时,广义相对论原理认为,由于物质的存在,空间和时间都会发生弯曲,而引力场实际上就是一个弯曲的时空。
时空弯曲
这与牛顿的经典时空观完全不同,也违背了人类的正常认知。 原来时空不是恒定的,光线经过大质量天体附近时会发生弯曲。 物体之间存在引力作用,其本质原因是任何物质周围都会产生空间曲率,从而使该场内的所有物体都会受到影响。
这在当时当然是一个无法接受的理论,人们迫切需要具体的观察来验证这个看似不可思议的理论。 1919年,爱丁顿观测到日全食时从太阳附近经过的光线,实际的弯曲值与广义相对论的预测非常吻合。 这是广义相对论首次被实际观测所证实。 事实上,从1919年至今,人类对广义相对论做了无数次验证,但没有一次是自相矛盾的。 这也充分说明广义相对论作为一门描述宇宙的科学是非常有效的。 的工具。
爱丁顿的日全食实验
从上面的介绍我们也知道爱因斯坦的出现和他提出的理论是一个打开了世界的变革,而这个理论 相对论彻底改变了人类对于光速,对于时间、空间和引力的认识。 最初被认为具有普适性的牛顿理论只在低宏观速度下有效。 当速度很高时,牛顿定律就会出现误差。 当速度接近光速时,牛顿的理论几乎不再适用。 另一方面,爱因斯坦的理论完全包含牛顿的理论并且非常准确地描述了现象。 可以说,爱因斯坦的出现,将人们带入了一个新的时空。
高斯在数学方面确实很厉害。 从各个角度看,他都是最好的数学家。 然而,他的出现并没有带来数学领域的彻底革命。 他的理论极大地扩展了数学的许多领域。 他为数学大楼添砖加瓦,做出了非常大的贡献。 但在他身后有一长串顶级数学家,欧拉、黎曼、阿基米德、牛顿、伽罗瓦、莱布尼茨、柯西等等。 高斯的实力应该比后面那些数学大师还要厉害,但他还没有达到独当一面的程度。
因此,高斯是实力非凡的大师,而爱因斯坦则是创造世界的父亲。 高斯显然还不如爱因斯坦。