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Carl
Friedrich Gauss, Kind eines Dienstmädchens und eines
Steinmetzes wurde am 30. April 1777 in Braunschweig (Deutschland)
geboren. Schon im frühen Kindesalter verblüffte
der junge Gauss durch seine exellenten mathematischen Fähigkeiten.
Seine aussergewöhnliche Begabung sprach sich herum bis
zum Herzog Carl Wilhelm Ferdinand von Braunschweig, der Gauss
ab seinem 14 Lebensjahr finanziell unterstützte und sein
späteres Studium in der Zeit von 1792-1795 an der Collegium
Carolinum in Braunschweig ermöglichte. Mit 18 wechselte
Gauss an die Universität Göttingen und promovierte
dort zum Doktor der Mathematik und lehrte fortan an der Universität.
Mit 18 Jahren entdeckte er einige Eigenschaften der Primzahlverteilung
und fand die Methode der kleinsten Quadrate. Nach ihr lässt
sich das wahrscheinlichste Ergebnis für eine neue Messung
aus einer genügend großen Zahl vorheriger Messungen
ermitteln. Auf dieser Basis untersuchte er später Theorien
zur Berechnung von Flächeninhalten unter Kurven, die
ihn zur Gaußschen Glockenkurve gelangen ließen.
Die zugehörige Funktion ist bekannt als die Standardnormalverteilung
und wird bei vielen Aufgaben zur Wahrscheinlichkeitsberechnung
angewandt.
Mit
19 Jahren konstruierte er das regelmäßige Siebzehneck
nur mit Zirkel und Lineal und lieferte damit die erste nennenswerte
Ergänzung euklidischer Konstruktionen seit 2000 Jahren.
Gauß
erfasste früh den Nutzen komplexer Zahlen, so auch in
seinem strengeren Beweis, dass jede algebraische Gleichung
n-ten Grades genau n reelle oder komplexe Wurzeln besitzt
(Fundamentalsatz der Algebra 1799). Grundlegend für die
weitere Entwicklung der Zahlentheorie, zu der einer seiner
Hauptbeiträge der Beweis des quadratische Reziprozitätsgesetzes
war, wurde sein erstes bedeutendes Werk, die Disquisitiones
arithmeticae. Im ersten Kapitel dieses Werkes führte
Gauß den Begriff der Kongruenz ein.
Gauß
konnte mit Hilfe seiner Ausgleichsrechnungen auf Basis der
Methode der kleinsten Quadrate (kleinste Fehlerquadrate) die
Berechnung der Bahnen von Himmelskörpern revolutionieren.
Hierdurch erst gelang Heinrich Olbers die Wiederentdeckung
des Planetoiden Ceres (1801 durch Giuseppe Piazzi gefunden,
aber wieder verloren). Damit wurde Gauß weltbekannt.
Gauß legte seine neuartigen Rechenverfahren in dem Werk
Theorie der Bewegung der Himmelskörper 1809 nieder.
Um
das Osterdatum für jedes beliebige Jahr rechnerisch ermitteln
zu können, entwickelte er eine geschlossene Formel. Erstmals
veröffentlicht wurde diese Berechnung in der von Freiherrn
von Zach herausgegebenen Monatlichen Correspondenz zur Beförderung
der Erd- und Himmels-Kunde, Band II, August 1800. Sie wurde
nachgedruckt in den Gesammelten Werken, Band VI. In dem Artikel
Noch etwas über die Bestimmung des Osterfestes, veröffentlicht
am 12. September 1807 im Braunschweigischen Magazin, ging
Gauß noch von einem Epaktensprung alle 300 Jahre aus.
In der in der Zeitschrift für Astronomie und verwandte
Wissenschaften veröffentlichten Berichtigung zu dem Aufsatze:
Berechnung des Osterfestes stellte er 1816 eine Ergänzung
seiner Gaußschen Osterformel vor, die den Epaktensprung
alle 312,5 Jahre vorsieht.
Carl
Friedrich GaußZwischen 1818 und 1826 leitete Gauß
die Landesvermessung des Königreichs Hannover. Durch
die von ihm erfundene Methode der kleinsten Quadrate und die
systematische Lösung umfangreicher linearer Gleichungssysteme
(Gaußsches Eliminationsverfahren) gelang ihm eine erhebliche
Steigerung der Genauigkeit. Auch für die praktische Durchführung
interessierte er sich; er erfand als Messinstrument das über
Sonnenspiegel beleuchtete Heliotrop.
In
diesen Jahren beschäftigte er sich auch mit der Theorie
der Flächen und der Abbildungen und legte wichtige Grundlagen
für die Differentialgeometrie. Unabhängig von Bolyai
und Lobaschweski bemerkte er, dass das Euklidische Parallelenaxiom
nicht denknotwendig ist. Seine Gedanken zur nichteuklidischen
Geometrie veröffentlichte er jedoch nicht, vermutlich
aus Furcht vor dem Unverständnis der Zeitgenossen. Der
allgemeinen Relativitätstheorie zufolge ist der Raum
auf astronomischen Skalen tatsächlich nichteuklidisch;
die Überlegungen von Gauß stellten sich also nach
fast einhundert Jahren als physikalisch relevant heraus. Vielleicht
entstand erst damals die Legende, Gauß habe bei Gelegenheit
der Hannoverschen Landesvermessung empirisch nach einer Abweichung
der Winkelsumme besonders großer Dreiecke (wie etwa
das Dreieck, das vom Brocken im Harz, dem Inselsberg im Thüringer
Wald und dem Hohen Hagen bei Göttingen gebildet wird)
vom Euklidischen Wert von 180° gesucht; historisch ist
dies nicht belegt.
Zusammen
mit Wilhelm Eduard Weber arbeitete er in den 30er Jahren des
19. Jahrhunderts auf dem Gebiet des Magnetismus. Gauß
erfand das Magnetometer und verkabelte 1833 seine Sternwarte
mit dem physikalischen Institut. Dabei tauschte er über
elektromagnetisch beeinflusste Kompassnadeln Nachrichten mit
Weber aus. Das war nicht nur die erste (elektromagnetische)
Telegrafenverbindung zwischen dem physikalischen Kabinett
und der Sternwarte, sondern die erste auf der Welt!
Gauß
arbeitete auf vielen Gebieten, veröffentlichte seine
Ergebnisse jedoch erst, wenn eine Theorie seiner Meinung nach
komplett war. Dies führte dazu, dass er Kollegen gelegentlich
darauf hinwies, dieses oder jenes Resultat schon lange bewiesen
zu haben, es wegen der Unvollständigkeit der zugrundeliegenden
Theorie nur noch nicht präsentiert zu haben. Kritiker
werfen ihm vor, dass dies Ausdruck einer übertriebenen
Geltungssucht war. Tatsache ist, dass er ein intensiver Tagebuchschreiber
war und dort auch viele seiner Resultate notierte. Nach seinem
Tod wurden über zwanzig dieser Bände gefunden und
so konnte belegt werden, dass er einen Großteil seiner
behaupteten Leistungen tatsächlich erbracht hat. Es wird
angenommen, dass nicht alle seiner Tagebücher erhalten
sind. Die Niedersächsische Staats- und Universitätsbibliothek
Göttingen hat die gesammelten Werke von Gauß digitalisiert
und ins Internet gestellt.
Sein
Porträt zierte die von 1989 bis zum Jahresende 2001 gültige
10-Deutsche Mark-Banknote. Gauss starb im Alter von 78 Jahren
am 23. Februar 1855 in Göttingen. |