中外科学家发明家丛书:高斯-第3章

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它完全不是给初学者看的。在当时，读懂这本书的人较少。困难不是详细的　

计算示例而是对主题的理解和对深奥思路的认识。由于全书有7个部分，人　

们风趣地称它是部“加七道封漆的著作”。　

　　　　　　《算术研究》出版后，很多青年数学家纷纷购买此书并加以研究，狄利　

克雷（1805—1859）就是其中之一。狄利克雷是德国著名数学家，对分析、　

数论等有多方面的贡献。他把《算术研究》视为心爱的宝贝，把书藏在罩袍　

里贴胸的地方，走到哪儿带到哪儿，一有空就拿出来阅读。晚上睡觉的时候，　

把它垫在枕头下面，在睡前还读上几段。功夫不负有心人，凭着这股坚韧不　

拔的毅力，狄利克雷终于第一个打开了“七道封漆”。后来他以通俗的形式　

对《算术研究》作了详细的介绍和解释，使这部艰深的作品逐渐为较多的人　

所理解和掌握。　

　　　　　关于《算术研究》和狄利克雷之间还有一段感人的故事。1849年7月16　

日，正好是高斯获得博士学位50周年。哥廷根大学举行庆祝活动，其中有一　

个别出心裁的节目，他们要高斯用《算术研究》中一页原稿来点燃自己的烟　

斗。狄利克雷正好站在高斯身旁，他看到这个情景完全惊呆了。在最后一刹　

那，他不顾一切地从自己恩师的手中抢下了这页原稿，并把它珍藏起来。这　

页手稿直到狄利克雷逝世以后，编辑人员在整理他的遗稿中才重新发现了　

它。　

　　　　　　《算术研究》发表后，拉格朗日曾经悲观地以为“矿源已经挖尽”、数　

学正濒临绝境，当他看完《算术研究》后兴奋地看到了希望的曙光。这位68　

岁高龄的老人致信高斯表示由衷的祝贺：　

　　　　　　“您的《算术研究》已立刻使您成为第一流的数学家。我认为，最后一　

章包含了最优美的分析的发现。为寻找这一发现，人们作了长时间的探　

索。……相信我，没有人比我更真诚地为您的成就欢呼。”　

　　　　　关于这部著作，19世纪德国著名数学史家莫里茨·康托曾发表过高见，　

他说：　

　　　　　　“高斯曾说：‘数学是科学的女皇，数论则是数学的女皇。’如果这是　

真理，我们还可以补充一点：《算术研究》是数论的宪章。”　

　　　　　　《算术研究》是高斯一生中的巨著。暮年高斯在谈到这部书时说：“《算　

术研究》是历史的财富。”　

　　　　　高斯原本计划继续撰写《算术研究》第2卷，但由于工作的变化和研究　

兴趣的转移，这一计划未能实现。　

　　　　　高斯的许多数学成就都是在他去世后才被人们发现的。从1796年3月　

30日高斯用尺规作出正17边形后，他开始记科学日记，并且长期坚持下来，　

到1814年7月9日。高斯的科学日记是1898年哥廷根皇家学会为了研究高　

斯，向高斯的孙子借来的。从此，这本科学日记的内容才在高斯逝世43年后　

流传。这本日记共146项研究成果，由于仅供个人使用，所以每一条记录往　

往只写三言两语，十分简短。有的条目简单得甚至专家也摸不着头脑。　

　　　　　1796年10月11日，　Vicimus　GEGAN　

　　　　　1799年4月8日，　

　　　　　这两项研究成果，至今仍是个谜。　

　　　　　在1796年7月10日中有这样一条日记：　

　　　　　EYPHKA！num=△＋△＋△　


…　Page　11…

　　　　　EYPHKA是希腊文找到了的意思。当年，阿基米德在洗澡的时候突然发现　

了浮力定律，兴奋地从浴缸一跃而起，在大街上狂奔高喊的就是“EYPHKA！”　

高斯在这里找到了费马提出的一个困难定理的证明：每个正整数是三个三角　

数之和。　

　　　　　高斯的科学日记一经披露，轰动了整个科学界。人们第一次了解到，有　

许多重大成果高斯实际上早就发现，而公开发表得很晚，有的甚至生前根本　

没有发表。有关椭圆函数双周期性的内容一直到日记发表的时候人们才知　

道，以致这个重大成果在日记里整整沉睡了100年。1797年3月19日的一　

条日记清楚表明，高斯已经发现了这个成果；后来又有一条，说明高斯还进　

一步认识到一般情况下的双周期性。这个问题后来经过雅可比（1804—1851）　

和阿贝尔独立研究发展，才成为　19世纪函数论的核心。类似的例子不胜枚　

举。　

　　　　　这样大量的重大发现在日记里竟被埋没了几十年甚至一个世纪！面对这　

一不可思议的事实，数学家无不大为震惊。如果及时发表这些内容，无疑会　

给高斯带来空前的荣誉，因为日记中的任何一项成果都是当时世界第一流　

的。如果及时发表这些内容，就可以免得后来的数学家在许多重要领域中的　

苦苦摸索，数学史因而将大大改写。有的数学家估计，数学的发展可能要比　

现在先进半个世纪之多。　

　　　　　为什么会出现这现象呢？这与当时的社会环境和高斯个人性格有十分重　

要的关系。　

　　　　　18世纪，数学界贯穿着激烈的争论，数学家们各持己见，互相指责，由　

于缺乏严格的论证，在争论中又产生了种种错误。为了证明自己的论点，他　

们往往自吹自擂，互相讽刺挖苦，这类争论给高斯留下了深刻的印象。高斯　

虽然出身贫微，却和他的父母一样，有着极强的自尊心，加之他对科学研究　

的极端慎重的态度，使他生前没有公开这本日记。他认为，这些研究成果还　

须进一步加以论证。他在科学研究上遵循的格言是“宁少毋滥”。　

　　　　　高斯这种严谨的治学态度，虽然使后辈科学家付出了巨大的代价，但是，　

也给科学研究带来了好处。高斯出版的著作至今仍然像第一次出版一样正确　

而重要，他的出版物就是法典，比人类其他法典都更高明，因为不论何时何　

地从未发现其中有任何毛病。　

　　　　　高斯治学的态度正如他在自己的肖像下工工整整地写下的《李尔王》中　

的一段格言一样：　

　　　　　　“大自然，您是我的女神，我一生的效劳都服从于您的规律。”　

　　　　　高斯在数学领域中的成就是巨大的。后来人们问起他成功的秘诀，他以　

其特有的谦逊方法回答道：　

　　　　　　“如果别人思考数学的真理像我一样深入持久，他也会找到我的发现。”　

　　　　　为了证明自己的结论，有一次他指着《算术研究》第633页上一个问题　

动情地说：　

　　　　　　“别人都说我是天才，别信它！你看这个问题只占短短几行，却使我整　

整花了4年时间。4年来我几乎没有一个星期不在考虑它的符号问题。”　


…　Page　12…

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　四、涉足天文学　



　　　　　　《算术研究》出版后，20年间没有引起人们的关注。它既没有给高斯带　

来荣誉，也没有给他带来利益。为了出版这部书，他甚至还欠了债。这是他　

转向应用研究的一个原因。　

　　　　　1801年10月的一天，齐美尔曼因将赴魏玛工作，临行前来看望高斯。　

他顺便带来了一期查赫出版的《每月通讯》。齐美尔曼也许是无意，但是正　

是他带来的那本期刊上刊登的一篇《对皮亚齐教授1801年1月1日在巴勒莫　

发现天体的观察》一文，使高斯改变了研究方向，开始涉足天文学领域。　

　　　　　事情可追溯到1776年。那一年，德国数学家堤蒂斯提出了一个求太阳与　

诸行星之间距离的经验法则。他在数列0、3、6、12、24、48、96（从第三　

项起，每一项是前一项的两倍）的每一项上都加4，得到4、7、10、16、28、　

52、100。堤蒂斯说这些数字几乎就等于与太阳到水星、金星、地球、火星、　

木星和土星的距离之比，这就是所谓的堤蒂斯—彼得定律。但28例外，在该　

处没有行星，这就留下了一个谜。1781年，英国天文学家赫舍尔发现了天王　

星，并证实了它正处于　196（2×96＋4）位置时，堤蒂斯—彼得定律就更令　

人折服了，人们坚信在28这个位置上应该还有一颗行星。1801年元旦的晚　

上，意大利天文学家皮亚齐终于在巴勒莫发现了这颗处于28位置的新星，命　

名为“谷神星”。他继续观察这颗新星，跟踪观察几天后，他发现这是一颗　

小行星。不幸的是，皮亚齐在2月21日突然病倒，观察被迫停止、他在病床　

上挣扎着把观察结果告诉欧洲同行。可是，当时正值拿破仑远征埃及，地中　

海已经被英国舰队严密封锁。等到欧洲天文学家们得知这个姗姗来迟的消息　

时，小行星已经靠近太阳，消失在太阳耀眼的光芒之中。　

　　　　这件事给当时的天文学界提出了一个难题。如何根据少量的观察结果推　

算出该行星运动的轨道？当时很多著名的天文学家如蔡赫、奥尔贝斯等人千　

方百计地来寻找失踪的“谷神星”，但都未成功。　

　　　　　高斯看了齐美尔曼送来的文章后，决定计算行星运动的轨道。高斯根据　

皮亚齐提供的仅9°的一段小弧的观察数据，经过几个星期的计算，得出“谷　

神星”在　360°上的运动轨道，同时创立起由三次观测决定小行星运动轨道　

的计算方法。1802年，人们利用高斯的计算结果，重新找到了谷神星。从1802　

年起，高斯又相继算出了智神星、婚神星和灶神星的轨道，还作了规模极大　

的关于行星摄动的计算。　

　　　　在计算行星运转轨道时，高斯高超的计算技术和顽强奋斗的毅力得到了　

充分的体现。有一个有趣的对比，1769年，欧拉为了计算一颗彗星的轨道，　

足足进行了三天紧张的工作，致使后来瞎了一只眼睛，而同样的计算，高斯　

却只用了一个小时。高斯幽默地说：“如果我在3天内连续进行欧拉那样的　

计算，显然，我也会双目失明的。”其实，高斯在计算时也花了很大的力气。　

在计算“智神星”时，他必须算出约33。7万个数字，他1天计算3300个数　

字，共花了100多天的时间。在3个多月的时间内，共记录下4000个左右的　

计算结果。　

　　　　　高斯对此说：“我对数学上复杂的运算总是爱不释手，只要我认为是一　

件有意义的事，值得向人们推荐，我都愿意竭尽全力去完成，哪怕是钻牛角　

尖。”从这里，我们可以看到高斯忘我工作的精神和对科学执着追求的精神。　

　　　　　高斯在天文学上取得的一系列重大成就，使他名声大振，贺电、请柬、　


…　Page　13…

奖金、学位证书和科学院院士头衔纷至沓来。哥廷根市政府授予高斯“哥廷　

根巨人”的光荣称号。在一次学术会议上，德国著名自然科学家洪堡　（1769　

—1859）问法国大数学家拉普拉斯，谁是德国最大的数学家。拉普拉斯说：　

　“帕夫。”洪堡大吃一惊，问：“那么高斯呢？”拉普拉斯说：“高斯是世　

界上最伟大的数学家。”　

　　　　　高斯是一个热爱家乡、热爱祖国的人，尽管有很多国家用高薪聘请他，　

他都没有去。1802年，彼得堡科学院天文台（