Připomínáme si 140. výročí úmrtí významného německého fyzika a matematika Johanna Carla Friedricha Gausse (30. 4. 1777-23. 2. 1855). Jeho zájem o vědecké obory byl široký, měl významný vliv na poznání v geometrii, teorii čísel, matematické analýze, elektrostatice, geodézii a v neposlední řadě také v optice a astronomii.
Místem Gaussova narození bylo město Brunšvik (Braunschweig) nacházející se v té době ve Brunšvicko–lüneburském vévodství. Pocházel z chudých poměrů. Otec střídal rozličná zaměstnání od manuálních až po drobně úřednická. Živil se mimo jiné jako řezník, zametač chodníků, zahradník, zedník, pokladník či obchodní asistent.
Již v raném věku se Gauss projevoval jako mimořádně nadané dítě. Traduje se příběh o tom, jak na základní škole sečetl za velmi krátký čas číselnou řadu 1-100 (druhá verze příběhu zmiňuje řadu 1-60). Zjistil, že součet opačných čísel je vždy 101, což vynásobil padesáti (případně dle druhé varianty se jednalo o součet 61 a násobek třiceti).
V pouhých čtrnácti letech Gaussovi udělil audienci brunšvický vévoda Karel Vilém Ferdinand Brunšvicko-Wolfenbüttelský (1735-1806), který mu poskytl možnost studia na tamní škole Collegium Carolinum. Po jejím absolvování dostal od vévody finanční podporu pro studium přírodních věd a matematiky na univerzitě v Göttingenu.
Gauss se v roce 1799 stal doktorem filosofie. V té době měl již za sebou velké množství matematických objevů, zejména v aritmetice a geometrii. V roce 1801, tedy ve svých čtyřiadvaceti letech, vydal své stěžejní matematické dílo Diskuse aritmetické (Disquisitiones Arithmeticae). V této učebnici se Gauss zabývá základní větou aritmetiky, teorií kvadratických forem, dále pak prvočísly a pozornost věnuje i dělení kružnice.
Na Nový rok 1881 objevil italský kněz, matematik a astronom Giuseppe Piazzi (1746-1826) vůbec první planetku Ceres. Piazzi se ovšem zpočátku domníval, že se jedná o kometu. Podařilo se mu ji sledovat pouze do poloviny února téhož roku, poté pro něj byla Ceres nedopátratelná. Gauss se o této události dozvěděl a pomocí metody nejmenších čtverců a metody normálního rozdělení, označovaného také jako zákon chyb, předpověděl pozici, na niž byla Ceres na konci toho roku znovu objevena. Metoda nejmenšího počtu čtverců umožňuje stanovit elementy dráhy tělesa i z malého množství pozorování. Způsob výpočtu pozice kosmických těles shrnul v knize Teorie pohybu nebeských těles v kuželosečkách obklopujících Slunce (Theoria motus corporum coelestium in sectionibus conicis solem ambientum). Ceres byla do poloviny 19. století pokládána za regulérní planetu, poté až do roku 2006 za planetku. Dnes je vedena v kategorii trpasličí planeta.
V roce 1806, po smrti svého mecenáše vévody Karla Viléma Ferdinanda Brunšvicko-Wolfenbüttelského, přijal Gauss místo profesora astronomie na univerzitě v Göttingenu a zároveň nastoupil na místo ředitele hvězdárny. Původní göttingenská hvězdárna z 18. století byla tehdy nahrazena novou. Stavba probíhala v letech 1802-1816. Po svém otevření byla observatoř vybavena nejmodernějším zařízením. Carl Gauss v té době bydlel přímo v budově hvězdárny.
Jak je uvedeno výše, kromě práce na hvězdárně Gauss také přednášel na univerzitě. Toto zaměstnání jej však příliš netěšilo: myslel si, že mu ubírá čas, který by mohl věnovat výzkumu.
Od roku 1818 se Carl Gauss věnoval geodetickému průzkumu německého státu Hannover, kde prakticky využil svých geometrických znalostí. K měření použil svůj vynález, přístroj zvaný Heliotrop, zařízení odrážející paprsky Slunce na velikou vzdálenost a sloužící k přesnému určení pozice. Při této akci se poprvé začal detailně zabývat tím, co dnes nazýváme normální nebo Gaussovo rozdělení. To se právě vztahovalo k eliminaci nahodilých chyb měření. Carl Gauss se také zabýval neeuklidovskou geometrií, své myšlenky však nezveřejnil, neboť se obával polemiky.
Od roku 1831 se Carl Gauss věnoval zkoumání magnetismu. Kromě mnoha teoretických objevů týkajících se tohoto oboru fyziky nechal spolu s profesorem Weberem vybudovat na zahradě hvězdárny magnetickou observatoř. Společně také iniciovali zařízení prvního elektromagnetického telegrafu spojujícího hvězdárnu s více než kilometr vzdáleným institutem fyziky.
V osobním životě však zažíval Carl Gauss (jméno Johann od určité doby nepoužíval) často tragické okamžiky. Po předčasné smrti své první ženy v roce 1809 a poté i smrti syna upadl do velkých depresí. Z těch se už nikdy úplně nevyléčil. Jeho druhé manželství bylo poznamenáno vleklou nemocí jeho ženy. Měl celkem šest potomků, ale s mladšími syny měl velké spory, neboť se neztotožnil s jejich životním stylem.
Gauss byl výtečným investorem a ke sklonku života nashromáždil značný majetek. Ve stáří se o něj starala dcera Tereza. Vlivem nemoci oslepl, což mu ovšem nebránilo v další práci. Trpěl však i srdeční nemocí a té také v roce 1855 podlehl.
Podle Carla Gausse jsou pojmenovány rozličné instituce a jeho jméno se pochopitelně promítlo i do vesmíru. Je po něm pojmenována planetka 1001 Gaussia. Na Měsíci nalezneme kráter Gauss.
Na pomníku v Gaussově rodném Brunšviku odhaleném ku stému výročí jeho narození je napsáno:
Věnováno vděčným potomstvem vznešenému mysliteli,
který odhalil
nejskrytější tajemství
vědy o číslech
a prostoru,
který pochopil zákony
nebeských a pozemských
přírodních jevů a zpřístupnil je
ve prospěch lidstva,
ke světské oslavě jeho narozenin v roce 1877 jeho rodné město Braunschweig
Zdroje
[1] Eduportál Techmania: Karl Gauss
[2] Wikipedia DE: Sternwarte Göttingen
[3] Wikipedia Commons: Johann Carl Friedrich Gauß
[4] Wikipedia DE: Gauß-Denkmal (Braunschweig)
Wikipedie: Carl Friedrich Gauss
Wikipedia EN: Disquisitiones Arithmeticae
Vladimír Štefl: Gaussovo určování dráhy nebeských těles (Československý časopis pro fyziku 71/2021)
Autor:
Radim Neuvirt
