ガウス (Gauss, Johann Carl Friedrich)

ガウスという人は

ヨハン・カール・
フリードリヒ・ガウス

煉瓦職人の子としてプロシア北部、ハノーバー近くのブラウンシュバイクに生まれる。 幼少時から明敏で、「自分は話し始める前にもう計算した」と本人が語っていたり、2歳で父親の計算ミスを指摘したり、1から100までの数字すべてを足すように課題を出されとき「1+100=101、99+2=101、98+3=101・・・となるので答えは101*50=5050だ。」 と即座に解答して教師を驚かせたという逸話がある。14歳のとき領主フェルディナンド公の援助によりゲッチンゲン大学に入学する。

カロリン高等学校時代にニュートンのプリンキピアを読み、生涯ニュートンを尊敬する。 高校在学中から整数論の研究を始め、最小二乗法の発見もこの頃である。 数学の分野で活躍し、1801年、”数論研究”の発刊によりアルキメデスやニュートンのような大数学者の仲間入りをする。 電磁気の研究に成果があがり始めるのは、ウェーバーが研究に参加した1831年頃からとなる。

ガウスの主な経歴

1807年、ドイツの探険家フンボルトの斡旋により、ゲッチンゲン天文台長に就任。終生これを務める。

1829年、ガウスの線束定理発表。電気力線、磁力線の発源点からの総湧出量を表面積分により求める式を導く。

1832年、磁界の絶対測定法をあみ出す。大数学者ガウスの電気史への最大の貢献がこれである。探検家フンボルトは赤道に近づくほど地磁気は減少すると発表した。 しかし、地磁気の絶対的な測定にはしっかりとした単位系が必要である。ガウスは磁気の強さを、長さ、質量、時間の3項目から間接的に求める方法をあみ出した。 1600年にギルバートが磁気を論じて以来、多くの研究者が磁力をテーマに実験を行ってきたが、データに互換性がないためそれぞれの研究は独立したものになってしまってきた。ガウスによって共通の磁力基準が算出できるようになった。

1833年、世界初となる地磁気観測所をウェーバーとともにゲッチンゲンに誕生させる。この施設をモデルとした観測所が各国に建設されていった。

1833年、電磁式電信機をウェーバーとともに発明する。 5本の電線と5つの磁針を用いた反射電流型電信機であり、地磁気観測所と研究所間の約83kmを実際に電信した。これ以前の電信は使用する文字数と通信線の本数が同じだけ必要であり、実用的とは言えないものだった。 この発明を耳にしたクックはイギリスに戻り、ホイートストンとともに電信機を完成させる。

1838年、コプリ・メダルの受賞。

1840年、ガウスの定理を発表する。電界内のある閉曲面を外側に向かって横切る全電束は、その閉曲面内全電荷の4π倍に等しい。

1850年頃、ガウス単位系を提唱する。 クーロンの法則を出発点とし、長さ[cm]、質量[g]、時間[sec]を用いるc.g.s.単位からε=1とした静電単位系e.s.uと、 μ=1とした電磁単位系e.m.uを組み上げ、ビオ‐サバールやファラデーの電磁関係式と換算定数cによって結合できる単位系を提唱する。

ヨハン・カール・フリードリヒ・ガウス

ガウスは数学の教授になったことはなく教師となることも嫌ったが、リヒャルト・デーデキントやベルンハルト・リーマンなど彼の弟子達は偉大な数学者となった。

簡素な生活を好んだようである。ガウスの友人が言うには 「小さい書斎、緑色のカバーをつけた小さい仕事机、白塗りの立ち机、幅のせまいソファー、70歳頃から使った肘掛椅子、かさ付きのランプ、火の気のない寝室、粗末な食事、部屋着、ビロードの帽子。これらが彼の必要とする全てであり、それはいかにも彼に似つかわしいものであった。」

最小二乗法をはじめ、定規とコンパスのみを用いた正17角形作図の方法、複素数、整数論、解析関数、楕円積分、非ユークリッド幾何学など数学のさまざまな分野を開き、近代数学の始祖となったガウスは1855年2月23日に77歳の生涯を閉じる。 直後にガウスが生涯身に付けた懐中時計も止まったと言われている。

ガウス亡き後の1831年、パリで開催された国際電気会議において、初の絶対単位系の導入が決議される。これがc.g.s単位系であるが、このときウェーバーの提案によって磁束密度の単位にガウスの名前が採用されることになった。