导航:首页 > 物理学科 > 高斯在物理方面的贡献有哪些

高斯在物理方面的贡献有哪些

发布时间:2022-02-21 23:53:19

1. 高斯的主要成就

18岁的高斯发现了质数分布定理和最小二乘法。通过对足够多的测量数据的处理后,可以得到一个新的、概率性质的测量结果。在这些基础之上,高斯随后专注于曲面与曲线的计算,并成功得到高斯钟形曲线(正态分布曲线)。其函数被命名为标准正态分布(或高斯分布),并在概率计算中大量使用。 在高斯19岁时,仅用没有刻度的尺子与圆规便构造出了正17边形(阿基米德与牛顿均未画出)。并为流传了2000年的欧氏几何提供了自古希腊时代以来的第一次重要补充。 三角形全等定理 高斯在计算的谷神星轨迹时总结了复数的应用,并且严格证明了每一个n阶的代数方程必有n个复数解。在他的第一本着名的着作《数论》中,作出了二次互反律的证明,成为数论继续发展的重要基础。在这部着作的第一章,导出了三角形全等定理的概念。 天体运动论 高斯在他的建立在最小二乘法基础上的测量平差理论的帮助下,结算出天体的运行轨迹。并用这种方法,发现了谷神星的运行轨迹。谷神星于1801年由意大利天文学家皮亚齐发现,但他因病耽误了观测,失去了这颗小行星的轨迹。皮亚齐以希腊神话中“丰收女神”(Ceres)来命名它,即谷神星(Planetoiden Ceres),并将以前观测的位置发表出来,希望全球的天文学家一起寻找。当时24岁的高斯得悉后只花了几个星期,通过以前的三次观测数据,用他的最小二乘法得到了谷神星的椭圆轨道,计算出了谷神星的运行轨迹。尽管两年前高斯就因证明了代数基本定理获得博士学位,同年出版了他的经典着作《算术研究》,但还是谷神星的轨道使他一举名震科坛。奥地利天文学家 Heinrich Olbers在高斯的计算出的轨道上成功发现了这颗小行星。从此高斯名扬天下。高斯将这种方法着述在着作《天体运动论》(Theoria Motus Corporum Coelestium in sectionibus conicis solem ambientium )中。 数学上的成就 高斯发明了最小二乘法原理。高斯的数论研究总结在《算术研究》(1801)中,这本书奠定了近代数论的基础,它不仅是数论方面的划时代之作,也是数学史上不可多得的经典着作之一。高斯对代数学的重要贡献是证明了代数基本定理,他的存在性证明开创了数学研究的新途径。高斯在1816年左右就得到非欧几何的原理。 他还深入研究复变函数,建立了一些基本概念发现了着名的柯西积分定理。他还发现椭圆函数的双周期性,但这些工作在他生前都没发表出来。1828年高斯出版了《关于曲面的一般研究》,全面系统地阐述了空间曲面的微分几何学,并提出内蕴曲面理论。高斯的曲面理论后来由黎曼发展。 高斯一生共发表155篇论文,他对待学问十分严谨,只是把他自己认为是十分成熟的作品发表出来。其着作还有《地磁概念》和《论与距离平方成反比的引力和斥力的普遍定律》等。 地理测量 高斯设计的汉诺威大地测量的三角网为了获知任意一年中复活节的日期,高斯推导了复 活节日期的计算公式。 在1818年至1826年之间高斯主导了汉诺威公国的大地测量工作。通过他发明的以最小二乘法为基础的测量平差的方法和求解线性方程组的方法,显着的提高了测量的精度。出于对实际应用的兴趣,他发明了日光反射仪,可以将光束反射至大约450公里外的地方。高斯后来不止一次地为原先的设计作出改进,试制成功被广泛应用于大地测量的镜式六分仪。 高斯亲自参加野外测量工作。他白天观测,夜晚计算。五六年间,经他亲自计算过的大地测量数据,超过100万次。当高斯领导的三角测量外场观测已走上正轨后,高斯就把主要精力转移到处理观测成果的计算上来,并写出了近20篇对现代大地测量学具有重大意义的论文。在这些论文中,推导了由椭圆面向圆球面投影时的公式,并作出了详细证明,这套理论在今天仍有应用价值。汉诺威公国的大地测量工作直到1848年才结束,这项大地测量史上的巨大工程,如果没有高斯在理论上的仔细推敲,在观测上力图合理精确,在数据处理上尽量周密细致的出色表现,就不能完成。在当时条件下布设这样大规模的大地控制网,精确地确定2578个三角点的大地坐标,可以说是一项了不起的成就。 为了用椭圆在球面上的正形投影理论以解决大地测量中出现的问题,在这段时间内高斯亦从事了曲面和投影的理论,并成为了微分几何的重要理论基础。他独立地提出了不能证明欧氏几何的平行公设具有‘物理的’必然性,至少不能用人类的理智给出这种证明。但他的非欧几何理论并未发表。也许他是出于对同时代的人不能理解这种超常理论的担忧。相对论证明了宇宙空间实际上是非欧几何的空间。高斯的思想被近100年后的物理学接受了。 高斯试图在汉诺威公国的大地测量中通过测量Harz的Brocken--Thuringer Wald的Inselsberg--哥廷根的Hohen Hagen三个山头所构成的三角形的内角和,以验证非欧几何的正确性,但未成功。高斯的朋友鲍耶的儿子雅诺斯在1823年证明了非欧几何的存在,高斯对他勇于探索的精神表示了赞扬。1840年,罗巴切夫斯基又用德文写了《平行线理论的几何研究》一文。这篇论文发表后,引起了高斯的注意,他非常重视这一论证,积极建议哥廷根大学聘请罗巴切夫斯基为通信院士。为了能直接阅读他的着作,从这一年开始,63岁的高斯开始学习俄语,并最终掌握了这门外语。最终高斯成为和微分几何的始祖(高斯,雅诺斯、罗巴切夫斯基)中最重要的一人。 日光反射仪 出于对实际应用的兴趣,高斯发明了日光反射仪。日光反射仪可以将光束反射至大约450公里外的地方。高斯后来不止一次地为原先的设计作出改进,试制成功了后来被广泛应用于大地测量的镜式六分仪。 磁强计 19世纪30年代,高斯发明了磁强计,辞去了天文台的工作,而转向物理研究。他与韦伯(1804-1891)在电磁学的领域共同工作。他比韦伯年长27岁,以亦师亦友的身份进行合作。1833年,通过受电磁影响的罗盘指针,他向韦伯发送了电报。这不仅仅是从韦伯的实验室与天文台之间的第一个电话电报系统,也是世界首创。尽管线路才8千米长。1840年他和韦伯画出了世界第一张地球磁场图,而且定出了地球磁南极和磁北极的位置,并于次年得到美国科学家的证实。。。

2. 高斯的物理贡献

早在16世纪时英国物理学家威廉·基伯尔特(W.Gilbert)认为地球本身是一个大磁体。在1803年时高斯开始对地磁现象产生兴趣。他的朋友,一位着名的探险家及业余科学家阿历山大·封·宏博特(Alexander Von Humboldt)曾经请求高斯对磁的现象作数学研究。可是高斯忙于其他问题,没有时间从事这方面的工作。

1828年高斯看到宏博特收集的关于磁的实验仪器,被它们深深吸引住。第二年一个比利时科学家来拜访高斯,并和他一起做几个磁学实验,这时高斯对磁的兴趣被引起来了。

他发明了磁强计(Magnetometer),以及解决怎样在地表任何地点测量地球磁场强度的问题。在一年后他写了一本小书谈测量磁强问题,并且把磁的所有测量分解为现在物理的三个基本单位:长度、质量和时间。

从1830到1840年这段期间,高斯和一个比他小27岁的年青物理学家韦伯(Withelm Weber)一起合作从事研究。他们的合作是很理想的:韦伯是一个实验家,高斯是一个理论家,韦伯引起高斯对物理问题产生兴趣,而高斯用数学工具处理物理问题,影响韦伯的思考工作方法。

1833年高斯从他的天文台拉了一条长八千尺的电线,跨过许多人家的屋顶,一直到韦伯的实验室,以伏特电池为电源,构造了世界第一个电报机。

许多因无知而产生偏见的人对他们的工作嘲笑,说他们浪费钱花掉时间搞这些没有用的玩意儿。火车在1830年出现时也一样受到许多保守的人的攻击。韦伯在1835年就预言:“当地球被盖上铁路网和电报电线网,这些网络提供的服务就好像人体的神经系统,一方面是运输,一方面是把思想和感觉以光的速度传播。”这的确是真知灼见。

1835年高斯在天文台里设立磁观测站,并且组织“磁协会”发表研究结果,引起世界广大地区对地磁作研究和测量。

高斯已经得到了地磁的准确理论,他为了要获得实验数据的证明,他的书《地磁的一般理论》拖到1839年才发表。1840年他和韦伯画出了世界第一张地球磁场图,而且定出了地球磁南极和磁北极的位置。

1841年两个美国科学家确证高斯地磁理论的正确性。他们找出了磁南极和磁北极的确实位置,和高斯用理论推算的地方相差几度而已。可以想象高斯是多么的高兴。

高斯在1834到1840年写的《关于作用和距离的平方成反比的力》一文里给出了势论(Potential theory)的基本理论

3. 科学历史网:高斯在那些领域内有贡献

德国着名数学家、物理学家、天文学家、几何学家。高斯被认为是最重要的数学家,并有“数学王子”的美誉。 高斯的成就遍及数学的各个领域,在数论、非欧几何、微分几何、超几何级数、复变函数论以及椭圆函数论等方面均有开创性贡献。他十分注重数学的应用,并且在对天文学、大地测量学和磁学的研究中也偏重于用数学方法进行研究。 高斯幼时家境贫困,但聪敏异常,1792年,在当地公爵的资助下,不满15岁的高斯进入了卡罗琳学院学习。在那里,高斯开始对高等数学作研究。独立发现了二项式定理的一般形式、数论上的“二次互反律”(Law of Quadratic Reciprocity)、“质数分布定理”(prime numer theorem)、及“算术几何平均”(arithmetic-geometric mean)。 1792年,15岁德高斯进入Braunschweig学院。在那里,高斯开始对高等数学作研究。独立发现了二项式定理的一般形式、数论上的“二次互反律”、素数定理、及算术-几何平均数。 1795年高斯进入格丁根大学。 1796年,19岁的高斯得到了一个数学史上极重要的结果,就是《正十七边形尺规作图之理论与方法》。

4. 高斯一生有什么成就

高斯,德国数学家、天文学家、物理学家。1777年生于德意志一个贫苦农民家庭。
高斯是数学史上少有的天才。很多人都认为伟大的科学家和才子都出自书香门第,家里人可以对他的智力进行较早的开发。可是,高斯的出身却正好推翻了这一论断。高斯的祖父是一个朴实的德国农民,父亲也以种果树为生,母亲则是一个穷石匠的女儿。由于家贫,他的母亲在34岁时才做新娘,而他父亲这时已经40岁了。父亲根本就没有指望他能读书长学问,也根本不可能对他进行早期教育。幸运的是,高斯有一个聪明的舅舅,他是一位心灵手巧的织绸能手,虽然文化不高,但知道许多故事。这位舅舅也十分喜欢高斯,常常通过给他讲故事来教育他。
高斯的父亲整天忙于自己的事,根本没有时间照顾小高斯。只要高斯不哭,他就专心算自己的账。而小高斯则经常在旁边一声不响地看父亲算账。有一次,还在牙牙学语的高斯像往常一样聚精会神地看父亲算账。父亲一边算,一边直摇头,算来算去也算不出一个结果来,过了好久,才自言自语地报出一个结果。父亲紧缩的眉头终于舒展了,点上一支烟,深深地吸了一口,一边准备把答案写下来。可是小高斯在一旁却用小手敲击着桌子,不停地摇头,向父亲示意这个结果是不正确的,然后自己从小嘴中慢慢地说出了一个数字。父亲感到十分惊异,儿子还不会说话,怎么会报数呢?他突然灵感一现,莫不是高斯说的是自己所计算的正确答案。于是,父亲抱着好奇的心理,重新进行演算,答案竟然真的和高斯说的一样,高斯对了!
父亲高兴极了,逢人便夸自己的儿子还不会说话就会做数学了。此后,高斯的父亲发现高斯具有良好的天赋,于是决定全家省吃俭用送他去读书。
1795年10月,高斯远离家乡来到他渴望已久的哥廷根大学深造。很快,那里丰富的数学藏书深深地吸引了他。
在哥廷根大学的第一年,高斯就用代数方法解决了两千多年来对正几边形用直尺和圆规几何作图的世界性难题。同时,他还证明了单用圆规和直尺根本不可能作出正七边形、正九边形、正十一边形、正十三边形和正十四边形。也就是说,高斯用一般性的方法归纳证明哪些正多边形可以用直尺和圆规做出来,哪些做不出来。他的这种思想已经超越他所在时代的方法论水平,具有很高的创意。少年高斯的这一数学思想,将数学的方法论研究带入了一个新领域。有一天,高斯带着他正十七边形可以用几何作图的代数证明去找哥廷根大学的数学教授卡斯特请教。高斯说明来意后,卡斯特先是大吃一惊,然后哈哈大笑起来。他根本不相信一个19岁的少年能解决这道两千多年来的数学难题。
为了让卡斯特对他的证明感兴趣,高斯换了一个说法:“卡斯特教授,我曾经解出过一道十七次方的代数方程。”
“年轻人,别开玩笑了。科学是神圣的,容不得半点虚假。”卡斯特一脸严肃地说。
“但这是真的。教授,我把这个十七次方程化简成了一个低次方程。”高斯冷静地答道。
“噢,那好吧,让我看看你的‘杰作’吧!”卡斯特略带怀疑、甚至嘲讽的口气说道,把高斯的手稿接了过去。
不看则罢,看了之后,卡斯特大吃一惊:这个少年太神奇了,其中的运算推理极其严密,看不出半点漏洞。卡斯特马上让高斯把证明过程重新整理,然后由他推荐到一家着名数学杂志上去发表。高斯小小的年纪就引起了世界数学界的注意,他自己也对这个发现十分得意。他在日记中写道:“这是多么干净利索、周密漂亮!我死以后,要在墓碑上镌刻一个正十七边形,以纪念我在少年时代最伟大的发现!”
高斯是数学领域继欧几里德、牛顿、欧拉以后最伟大的数学家,有人称之为“数学之王”。

5. 高斯和爱因斯坦在物理学界的地位,是不是一样的

两个人的贡献是不同的,这个不能简单而论。

首先来说,高斯属于数学家,物理学家,天文学家,他贡献的领域也是非常的多的。他的数学理论也是为现在的数学发展奠定了基础,比如我们高中学习的高斯定律都是他的成就,高斯的很多定律我们都是学过的,更多的是在数学中接触的。很多的数学家都是物理学家,因为他们的定律也是推导出了一些物理现象,而且也是非常适合物理定律。

爱因斯坦的很多的理论都是超前的,后来也是验证成功了,更多的是关于宇宙,比如他的相对论中的内容,这些也是分为广义的相对论和狭义的相对论,这些都是爱因斯坦的贡献。

综合比较两个人也是难比高下,毕竟两个人的领域是不同的,一个更多的是在数学方面的贡献,一个是在物理方面的贡献。所以研究的领域不同,也是无法分清谁的研究更厉害一些,但是能说的是两个人都是时代的伟人,他们引领了数学和物理的进步,推动了一些领域的进程,他们是伟大的。

6. 高斯对数学的贡献是什么

高斯(Johann Carl Friedrich Gauss)(1777年4月30日-1855年2月23日),生于不伦瑞克,卒于哥廷根,德国着名数学家、物理学家、天文学家、大地测量学家。高斯被认为是最重要的数学家,并拥有数学王子的美誉。 1792年,15岁的高斯进入Braunschweig学院。在那里,高斯开始对高等数学作研究。独立发现了二项式定理的一般形式、数论上的“二次互反律”(Law of Quadratic Reciprocity)、质数分布定理(prime numer theorem)、及算术几何平均(arithmetic-geometric mean)。 1795年高斯进入哥廷根大学。1796年,19岁的高斯得到了一个数学史上极重要的结果,就是《正十七边形尺规作图之理论与方法》。 高斯用很短的时间计算出了小学老师布置的任务:对自然数从1到100的求和。他所使用的方法是:对50对构造成和101的数列求和(1+100,2+99,3+98……),同时得到结果:5050

7. 高斯有哪些数学贡献

网络啊

8. 高斯的成就有哪些

在德国流传着一个关于天才男孩的故事,传说一个三岁的小孩帮助他的父亲纠正了借款账目中的错误。这位天才男孩就是后来有“数学王子”之称的高斯。

高斯是数学史上一个转折时期的重要代表人物,他的许多研究成果都具有划时代的意义。

1777年4月30日,高斯生于德国不伦瑞克的一个工匠家庭,幼时家贫,受人资助才进入学校读书。16岁时进入哥廷根大学学习,后转入黑尔姆施泰特大学,1799年获得博士学位。从1807年起担任哥廷根大学教授兼哥廷根天文台台长直至逝世。

被称为天才数学家的高斯,在很小的时候就展现出了极高的数学天赋。上小学的时候,他用很短的时间计算出了对自然数从1到100的求和。他所使用的方法是:对50对构造成和为101的数的求和。同时得到结果:5050。如果说这仅仅是小技巧的话,那么在他16岁的时候预测到了非欧氏几何的必然产生,并且还推导出了二项式定理的一般形式,并发展了数学分析的理论,就不得不承认他天才的智慧了。

在进入哥廷根大学的同年,高斯发现了质数分布定理和最小二乘法。接着他又转入曲面与曲线的计算,并成功得到高斯钟形曲线,这一曲线在概率计算中大量使用。次年,年仅17岁的他首次用尺规构造出了规则的17角形,为欧氏几何自古希腊以来做了首次重要的补充。

在1807年的时候,高斯成为了哥廷根大学的教授和当地天文台的台长,于是他开始涉足于小行星的研究,他利用自己创立的三次观测决定小行星轨道的计算方法,成功计算出了谷神星和智神星的轨道。此后,天文界对小行星轨道的计算几乎都采用这种方法。

1818年至1826年,高斯领导了汉诺威公国的大地测量工作,他利用测量平差和求解线性方程组的方法,使测量的精度得到了极大的提升。在此期间,他白天测量,夜晚计算,在刚开始的五六年间,他经历了上百万次的大地测量数据计算,后来他转入测量数据的研究和计算,从中推导了由椭圆面向圆球面投影时的公式,这些理论在今天仍有很大的应用价值。

在长期的测量中,他发明了还日光反射仪,可以将光束反射至450公里外的地方。但是要利用日光反射仪进行精确测量就必须解决曲面和投影的理论关系,高斯在这段时间开始了对曲面和投影的理论研究。这方面的研究成果为后来微分几何的创立奠定了基础。在非欧氏几何的研究中,他独自提出和证明欧氏几何的平行公设不具有物理的必然性,由于他担心同时代的人不能理解该理论,最终没有发表。但后来量子力学证明了他的观点的正确性。

高斯在数学上的成就十分广泛,在微分几何、非欧几何、超几何级数、数论以及椭圆函数论等方面均有开创性贡献,并且在天文学、大地测量学和磁学的研究中引入数学方法,取得巨大的成就。1855年2月23日,79岁的高斯在哥廷根逝世。为了纪念他,哥廷根大学的校园里建立了一个正17边形台座的高斯雕像。

9. 高斯有什么成就

高斯是德国数学家、天文学家和物理学家,被誉为历史上伟大的数学家之一,和阿基米德、牛顿并列,同享盛名。

高斯1777年4月30日生于不伦瑞克的一个工匠家庭,1855年2月23日卒于格丁根。幼时家境贫困,但聪敏异常,受一贵族资助才进学校受教育。1795~1798年在格丁根大学学习1798年转入黑尔姆施泰特大学,翌年因证明代数基本定理获博士学位。从1807年起担任格丁根大学教授兼格丁根天文台台长直至逝世。

高斯的成就遍及数学的各个领域,在数论、非欧几何、微分几何、超几何级数、复变函数论以及椭圆函数论等方面均有开创性贡献。他十分注重数学的应用,并且在对天文学、大地测量学和磁学的研究中也偏重于用数学方法进行研究。

10. 高斯有什么贡献

高斯贡献:正十七边形、谷神星的轨道、天体运动理论、第一台电报机、日光反射镜。

1、正十七边形。1796年,19岁的高斯发现了如何只用一把尺子和一个圆规来构造一个正十七边形。这是自2000多年前古希腊人以来,多边形构造的首次进步。高斯用代数来证明他的构造,桥接了代数和几何之间的一个关键鸿沟。

2、谷神星的轨道。这颗矮行星最初是由天文学家朱塞普·皮亚齐在1800年发现的,谷神星在天文学家计算出它的轨道之前,就已经消失在太阳的后面。

高斯创立了一种叫做最小二乘法的模型,这是一种计算观测误差的方法,可以准确预测这颗矮行星的位置。直到现在,高斯发明的这种计算方法仍然是在两个变量之间找到精确关系的首选方法。



3、天体运动理论。1809年,高斯出版了关于天体在太空中运动的专着《天体运动理论》。该着作中描述了被大行星干扰的小行星运动,简化了轨道预测的繁琐数学运算。时至今日,高斯当年的研究仍然是天文学计算的基石。

4、第一台电报机。这也许不是高斯最着名的成就,但相当有创意。在1833年,高斯和物理学教授威廉·韦伯发明了第一台电磁电报机。在哥廷根大学,他们俩一直在磁学领域不断合作。他们建造了第一台电报机,以连接天文台和物理研究所,这个系统能够每分钟发送8个单词。

5、日光反射镜。从1818年到1832年,高斯对汉诺威进行了大地测量。在这段时间里他发明了日光反射镜,这是一种大大改善长距离土地测量的仪器。

日光反射镜用一面镜子把太阳光反射到遥远的地方,可以达到几百千米远,这能够为测量员标记位置。可惜,这种仪器需要在天气晴朗的情况下才有很好的效果。到了20世纪80年代,GPS技术取代了它。

阅读全文

与高斯在物理方面的贡献有哪些相关的资料

热点内容
word中化学式的数字怎么打出来 浏览:704
乙酸乙酯化学式怎么算 浏览:1372
沈阳初中的数学是什么版本的 浏览:1317
华为手机家人共享如何查看地理位置 浏览:1010
一氧化碳还原氧化铝化学方程式怎么配平 浏览:848
数学c什么意思是什么意思是什么 浏览:1369
中考初中地理如何补 浏览:1260
360浏览器历史在哪里下载迅雷下载 浏览:671
数学奥数卡怎么办 浏览:1350
如何回答地理是什么 浏览:989
win7如何删除电脑文件浏览历史 浏览:1022
大学物理实验干什么用的到 浏览:1448
二年级上册数学框框怎么填 浏览:1659
西安瑞禧生物科技有限公司怎么样 浏览:827
武大的分析化学怎么样 浏览:1213
ige电化学发光偏高怎么办 浏览:1301
学而思初中英语和语文怎么样 浏览:1606
下列哪个水飞蓟素化学结构 浏览:1388
化学理学哪些专业好 浏览:1452
数学中的棱的意思是什么 浏览:1017