100 знаменитых ученых
Шрифт:
Вернувшись в родной Брауншвейг, Гаусс собрал и опубликовал результаты своих исследований, которые довольно быстро принесли молодому математику европейскую известность. Ему еще не было двадцати пяти лет, когда свет увидел его знаменитый трактат «Арифметические исследования» (1801). Надо сказать, что и сейчас, спустя более чем 200 лет, по богатству материала, ряду прекрасных открытий, разнообразию и остроумию доказательств эта работа считается одной из самых выдающихся в теории чисел.
Следует отметить, что научные интересы Карла Гаусса выходили далеко за рамки любимой им математики. В 1801 году произошло событие, благодаря которому его имя было золотыми буквами вписано в историю астрономии. В январе этого года итальянский астроном Пьяцци открыл новое небесное тело. Оно светилось как звезда восьмой величины, но перемещалось среди звезд, и поэтому его приняли за комету. Пьяцци успел произвести только 19 наблюдений, после объект скрылся в лучах Солнца.
В дальнейшем, после открытия малых планет Паллады (1802) и Юноны (1804), Гаусс также вычислил их орбиты. При этом исследование движения Паллады было сильно усложнено тем, что ее орбита испытывает возмущения, связанные с близостью Юпитера. Наряду с этими работами Гаусс занимался и еще более сложным вопросом – движением комет. До него ученые даже не были уверены, постоянны ли законы их движения. Гаусс не только утвердительно ответил на этот вопрос, но и значительно упростил процесс расчета орбит комет. Результаты своих астрономических исследований он опубликовал в фундаментальном трактате «Теория движения небесных тел, обращающихся вокруг Солнца по коническим сечениям» (1809). Методы вычисления орбит, изложенные в этом труде, с небольшими изменениями и дополнениями используются до сих пор. В 1810 году за решение задачи о движении Паллады Французский астрономический институт наградил Карла Гаусса золотой медалью.
Но вернемся к карьере знаменитого ученого. В 1807 году Гаусс вместе с семьей переехал в Геттинген, где ему была предложена должность экстраординарного профессора университета и пост директора Геттингенской обсерватории, который он занимал до конца своей жизни. В Геттингене Гаусс продолжил свои астрономические исследования, он занимался изучением возмущений в движении малых планет. Результаты исследований ученый поэтапно публиковал с 1811 по 1818 год в труде «Записки», издававшемся Геттингенским научным обществом. Астрономические вычисления привели Гаусса к целому ряду математических открытий.
На Венском конгрессе 1814–1815 годов Ганновер, историческая область на северо-западе Германии, был признан королевством. В 1818 году Карл Гаусс получил заказ на проведение геодезических работ и составление подробной карты нового королевства. Результатом этой, казалось бы, чисто практической, работы стало то, что Гаусс сделал целый ряд фундаментальных разработок и заложил основы высшей геодезии. Также он изобрел геодезический прибор гелиотроп [56] . Свои теоретические разработки, сделанные в этой области, ученый изложил в труде «Исследования о предметах высшей геодезии», публиковавшемся в 1842–1847 годах. Геодезические исследования Гаусса положили начало и многим чисто математическим находкам, например, для изучения земной поверхности ученый создал внутреннюю геометрию, в рамках которой рассматривались только те свойства поверхности, которые не зависят от ее изгиба. Свои идеи Гаусс изложил в работе «Общие изыскания о кривых поверхностях», изданной в 1827 году. Внутренняя геометрия послужила основой для создания Римановой геометрии – раздела математики, который изучает свойства многомерных пространств, в малых областях которых имеет место геометрия Евклида.
56
Гелиотроп – прибор, служащий для отражения солнечных лучей с одного геодезического пункта на другой.
С конца 1820-х годов Карл Гаусс совместно с профессором физики Вильгельмом Эдуардом Вебером много занимался различными физическими исследованиями. Результатом этого сотрудничества стала разработка абсолютной системы единиц, конструирование первого в Германии электромагнитного телеграфа (1833). Еще до этого, в 1829 году, Гаусс сформулировал принцип наименьшего принуждения – один из принципов вариационной механики, позднее названный его именем. В 1835 году ученый основал магнитную обсерваторию. В 1834–1840 годах была издана его работа «О силах, действующих обратно пропорционально квадрату расстояния», содержащая
Представляют большой интерес и разработки Карла Гаусса в области неевклидовой геометрии. Они, впрочем, как и многие другие записи ученого, остались неопубликованными. Но из дневников ясно, что к идеям неевклидовой геометрии он пришел не позднее 1818 года. Однако придавать их гласности Гаусс не стал, по всей видимости, из-за недооценки их важности и опасения быть непонятым. В 1840 году изучая работу «Геометрические исследования из теории параллельных линий», опубликованную на немецком языке, он познакомился с теорией Лобачевского. Гаусс хорошо отзывался об этом исследовании, но в одном из писем 1846 года писал, что сам пришел к подобным идеям 54 года назад (то есть когда ему было 15 лет). Тем не менее, работа Лобачевского, по всей видимости, вызвала у пожилого ученого желание… выучить русский язык, с чем он справился примерно за два года (кстати, незадолго до этого Гаусс также овладел санскритом).
В отличие от научной карьеры семейная жизнь Карла Гаусса сложилась отнюдь не гладко. 9 октября 1805 года он женился на Иоганне Остгроф, дочери дубильщика. Супруги обожали друг друга, их совместная жизнь была очень счастливой, но, к сожалению, недолгой. Осенью 1809 года Иоганна скончалась от послеродовых осложнений. Через месяц на Гаусса, глубоко потрясенного смертью жены, обрушилось новое несчастье: умер его новорожденный сын. В 1810 году состоялась помолвка Гаусса с Фредерикой Вильгельминой Вальдек, дочерью университетского профессора права и одной из лучших подруг Иоганны. Хотя у Карла и Фредерики было трое детей, этот брак тоже не принес счастья. Он был омрачен долгой болезнью жены и постоянными конфликтами с детьми. В 1831 году Фредерика умерла.
В повседневной жизни «Король математиков», как называли Карла Гаусса, был человеком легким в общении и очень неприхотливым. Так, например, его кабинет выглядел более чем скромно, он представлял собой небольшую комнату, в которой стоял стол, конторка, узкая софа и кресло. Несмотря на долгие годы напряженной работы и преимущественно сидячий образ жизни, ученый мог похвастаться завидным здоровьем. За всю свою жизнь он лишь дважды принимал лекарства. Однако на 75-м году жизни и его железное здоровье начало сдавать. Гаусс заметил, что очень быстро устает, кроме того, его беспокоили одышка и кашель, мучила бессонница. Врач, ставший частым гостем в доме ученого, обнаружил болезнь сердца и целый ряд других болезней. В результате Гауссу было назначено лечение и предписан строгий режим. На какое-то время его состояние даже улучшилось. Но было уже поздно, здоровье знаменитого ученого оказалось безнадежно подорвано, да и годы давали о себе знать.
23 февраля 1855 года Карла Гаусса не стало. На его надгробии, согласно его завещанию, изображен вписанный в круг правильный 17-угольник, способ построения которого, открытый в 19 лет, прославил ученого…
ПУАССОН СИМЕОН ДЕНИ
(1781 г. – 1840 г.)
Выдающийся французский ученый Симеон Дени Пуассон родился 21 июня 1781 года в городке Питивье, близ Орлеана. Его родители не были аристократами, но в годы, предшествовавшие Великой французской революции, граница между аристократией и буржуазией была весьма зыбкой. Одним из немногих мест, где привилегии высшего дворянского сословия были особенно ощутимы, являлась армия. Симеон Пуассон-старший служил солдатом ганноверских войск и на себе испытал, что такое притеснения от офицеров-дворян. В результате его военная карьера не сложилась, он уволился из армии и занял скромную должность нотариуса в Питивье, где и появилось на свет будущее светило математической физики. Симеон Дени не был первенцем супружеской четы Пуассонов, в семье уже родилось несколько сыновей и дочерей, но все они умерли в раннем возрасте. Маленький Симеон также не отличался крепким здоровьем, но его мать постаралась сделать все возможное, чтобы не потерять еще одного ребенка, и буквально не отходила от него. Кроме того, пока малыш не окреп, он постоянно находился под наблюдением специально нанятой няньки.
Некоторое время Симеон Дени находился на воспитании у кормилицы. Однажды отец решил навестить своего отпрыска. Он не застал кормилицу дома, но, войдя в комнату, увидел, что младенец, обвязанный полотенцем, висит, подвешенный к балке. Таким образом женщина оставляла воспитанника дома, чтобы заниматься своими хозяйственными делами. Впоследствии, рассказывая об «изобретательной» кормилице друзьям, Пуассон шутил: «Без сомнения, я качался из стороны в сторону, и таким образом мне на роду было написано исследовать движения маятника».