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這個流傳2千多年的謎題,竟被19歲少年一夜解開!工具只有尺規

約翰·卡爾·弗里德里希·高斯(Johann Carl Friedrich Gauss)是著名的德國數學家和物理學家,對數學和科學的許多領域有著極大貢獻,人們將他稱為“最重要的數學家”和“自古以來最偉大的數學家”,認為他是歷史上最具影響力的數學家之一。

高斯於1777年4月30日出生在德國的不倫瑞克(現位於下薩克森州),他的父母是貧窮的工人階級。高斯的母親是文盲,甚至都不知道自己孩子的具體出生日期,只知道是在昇天節後的第8天,後來高斯還是透過推算日曆計算出自己的具體生日的。

高斯是一個極具天賦的“神童”,3歲那年,他就在父親計算時指出了他在加減演算法上犯的錯誤。7歲那年,高斯就可以隨口答出1000以內的整數加減題的答案了,這令他的老師驚歎不已。最有名的一個關於高斯的故事就是等差數列的計算公式了:一天,老師要求班上的學生們計算出“1+2+3+……+100”的值,班上響起了一篇哀嘆聲,大家都開始拿紙拿筆一個個加,但高斯沒有。他很快就告訴老師說,自己計算出來了最後的結果,因為1加100等於101,2加99也等於101,以此類推下去,“1+2+3+……+100”的值就等於50個101相加,也就是5050。

高斯的才華很快就引起了人們的注意,當地一位公爵特意將他送到了卡洛林學院(現在的布倫瑞克理工大學)讀書,希望他能夠在數學這條道路上繼續走下去。後來,高斯又進入了哥廷根大學學習。在就讀於大學期間,高斯獨立地發現了幾個重要定理,21歲那年,他還完成了自己的數學鉅著《算術研究》。

一天,一位老師開玩笑,要求學生們解開一個謎團:如何只用圓規和一把尺子畫出正十七邊形?這件事情聽起來或許並不困難,但事實上這個問題是一個2000多年來都懸而未決的難題。自古希臘時代以來,數學家們一直在試圖尋找代數和幾何之間的聯絡。早在公元前300多年,著名地數學家歐幾里得就指出人們可以僅用圓規和直尺畫出正三邊形、正四邊形、正五邊形和正十五邊形等圖形,但多年來,人們一直沒有在畫出正多邊形的方面取得太大的進展。

19歲的高斯卻將老師說的戲言當了真,因為那時的他根本不知道這個謎團流傳了2000多年,還以為這是老師佈置給他們的課堂作業。離開課堂後,高斯握著圓規和直尺苦思了一整夜,最後竟然真的畫出了正十七邊形!

後來高斯感嘆說,如果當時老師告訴他們這道題連很多有名的數學家都沒有解開,或許他就會感到畏懼,不願花時間思考了。

後來高斯以此為基礎,得出了一個結論:如果一個正多邊形的邊數是不同的費馬素數和2的冪次方的乘積,就可以用圓規和直尺來畫出這個正多邊形。由此,高斯還衍生出了非歐幾里得幾何學的新思想,這於數學領域而言是一個重大發現。

有趣的是,高斯也十分滿意自己研究出來的成果。他曾經告知石匠,希望將來自己的墓碑上能被刻上一個正十七邊形,但石匠卻拒絕了他的要求,還說到時候刻出來的圖形就像一個圓,沒有必要。

(來源:維基百科、inverse)

作者:林壑

責編:劉師傅