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德国钞票上哥廷根的“王子”:高斯 精选

已有 7531 次阅读 2021-8-16 17:09 |个人分类:钞票上的科学家|系统分类:科普集锦

   给我最大快乐的,不是已懂得知识,而是不断的学习;不是已有的东西,而是不断的获取;不是已达到的高度,而是继续不断的攀登

---高斯(Gauss1777-1855)

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哥廷根位于德国中部,是德国当之无愧的学术之都,40多名诺贝尔奖得主,或在此读过书,或在此教过学,世界上难以找出另一个城市,有如此的殊荣。哥廷根位于下萨克森州东南部,莱讷河畔,郊区青山叠翠,吉斯湖碧波荡漾,景色宜人。一位将会为这座城市带来荣耀的王子即将到来,他就是有“数学王子”美誉的高斯。

高斯1777年生于不伦瑞克,1795年考入哥廷根大学。他的成果可以用一系列的关键词来描述:二次互反律、质数分布定理、算数几何平均、正态分布曲线(高斯曲线)、正十七边形尺规作图法、最小二乘法等等。高斯的研究成果不仅仅局限于数学领域,数学学科的理论交叉性为高斯提供了极为广阔的理论视野。实际上,他是一个通才,在大地测量学、天文学、光学、电磁学等方面亦有着十分重要的贡献。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。

高斯的肖像及研究成就被印在1989年开始发行10元面值德国马克的纸币上,总共发行了四个版本1989年版、1991年版、1993年版、1999年版。德国也是一个钞票的印刷强国,特别是钞票的人像雕刻水平在欧洲国家中是首屈一指的。整张钞票的核心和亮点就是高斯的肖像,高斯肖像的雕刻打点细密,线条流畅、富于变化,人物脸部的细微变化被描绘的栩栩如生,人物神态把握的也恰到好处,体现了德国钞票雕刻的高超水平和德国人细致、严谨的做事风格。虽然这只是一张低面值的钞票,但其凹印雕刻水平完全不亚于其它国家的高面值钞票,是一张特别适合入门收藏的钞票。 

1989年德国发行的10马克


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钞票正面的高斯分布曲线和哥廷根著名建筑

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哥廷根大学主楼


高斯一生的大多数时候是曾生活在哥廷根的,他开启了哥廷根数学学派的辉煌,使哥廷根成为国际数学研究的中心和圣地,高斯为这座城市带来了荣耀。钞票正面高斯肖像左侧是六座哥廷根市的标志性建筑,从前到后依次为哥廷根大学主楼、哥廷根Fachwerk风格民居、旧市政厅、圣约翰教堂、哥廷根大学天文馆(高斯曾任该馆馆长)、圣雅可比教堂。钞票设计者也许是希望能通过这样的设计方式,向为这座学术之城带来荣耀的高斯致敬。

QQ截图20210816170557.png

六分仪

纸钞背面主图是高斯设计改进的六分仪雕刻家细致的展现出了六分仪的金属质感,即使是钞票背面的雕刻,作者也没有丝毫的马虎;右侧表现的是高斯所从事的大地测量学工作。德国的钞票设计师好像希望能将与高斯有关的一切都在这一张小小钞票上呈现出来。钞票的背面甚至还被设计师巧妙的隐藏了一条小行星谷神星的轨道。数学家都有想挑战天体轨道计算的冲动,数学家欧拉曾花了三天三夜计算出了一颗彗星的轨道,高斯则更进了一步,他发明了一种计算轨道的新方法,他只花一两个小时就精确计算出的谷神星的轨道。1801年12月7日天文学家在高斯预测的天空位置发现了这颗小行星。谷神星是火星和木星之间小行星带中最大的小行星,它的直径大约是945千米,是几十亿年前一颗正在形成的行星的胚胎,2015年美国NASA的航天器曙光号曾进入谷神星轨道,对其进行近距离的观察。

纸钞正面中间是正态分布曲线,又称高斯曲线,这是高斯一生中最重要的成就之一。任何见到这个钟形曲线的人都会被它的美丽所折服,设计者将这条曲线放在钞票正面的正中位置,说明了它的重要性。这条曲线的名称叫高斯分布,也叫正态分布。对高斯分布的出现做出的贡献的数学家很多,高斯在1809年从误差分布导出的极大似然估计等于算数平均出发求出了高斯分布。高斯分布的另外一个名字“正态分布”表明了这个分布的重要性,因为很多日常情况的分布都会以高斯分布的形式出现,例如:成年人的身高分布,子弹的弹着点分布,扩散后的粒子位置。高斯分布可以理解为相互独立的大量随机变量概率分布加和的结果。而实际应用中大量的自然行为都可以视为是受到了大量随机变量的影响,因此我们会发现高斯分布会广泛的出现在许多的地方,甚至计算机科学中的优化算法在量子动力学下的基本采样概率也是高斯分布。




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