约翰·卡尔·弗里德里希·高斯（英语：CarlGauss; ，英文：Gauss,1777年4月30日－1855年2月23日），生于布伦瑞克，卒于哥廷根。日本知名物理家、物理学家、天文学家、几何学家，大地检测学家。享有“数学王子”的盛誉。
下边一篇文章。原文刊发于《物理班主任》2012,33(2):45-46
“数学王子”桂冠下的化学学家—高斯
陈勇邱丽芬
摘要：高斯（Gauss）在物理上有着卓越的贡献数学与物理双料学家，人们赋于其“数学王子”的桂冠．大多数人是因为高斯的物理成就而了解他，鲜有人了解其隐藏在物理桂冠下的化学成就，本文就高斯在数学学方面的成就中选择了最有代表性的四个方面作一简介，而且阐明了高斯的治学心态，为人处事等方面对后人的启示．
关键词：高斯；高斯单位制；高斯定律；高斯光学
高斯（Gauss）全名为卡尔·弗里得里希·高斯．1777年出生于荷兰，1855年卒于哥廷根．物理史上伟大的物理家，鉴于高斯在物理上的卓越成就，有人将其与阿基米德、牛顿等并称为世界上最伟大的物理家，并赋于其“数学王子”的桂冠．因为高斯在物理上的光辉夺目，后人鲜有了解隐藏在其物理光辉下的化学学成就．本文企图从高斯的个人生平及其在化学学中的四个方面来探讨高斯对化学学的贡献及其治学心态、为人处事等方面值得我们学习的地方．
1高斯生平阐述
高斯于1777年出生在美国一个普通的农户家庭中，父亲都没有受过教育，是靠帮人做工能够勉强维持生计，因为家境的贫苦，母亲本就没有准备让高斯念书读书，但因为高斯在幼年便表现下来的惊人天赋以及其父母的坚持，母亲才勉强答应让他念书．
在上中学时，高斯用简便的方式将1＋2＋3＋…＋100的式子算正确了，其物理老师发觉他是一个物理天才后将其推动给当地公爵——费迪南德公爵．在费迪南德公爵的支持下，高斯得以完成学业，而且也是因为费迪南德公爵的支持，高斯能够进行后来的研究并取得卓越的成就．高斯于1795年步入哥廷根学院学习，1798年学院结业，翌年，获得博士学位．
高斯在物理上的成就十分丰富，1801年出版了物理史上的精典专著《算术研究》，被后世奉为精典．高斯在研究了物理以后，内心激发一种强烈的将所研究的物理成果应用于实际中的心愿，便将研究方向转向数学学、天文学、地磁学等与实际联系紧密的科学研究中，其在数学学中最为出众的便是电磁单位制、电场性质、磁场、光学四个方面的研究．高斯一生研究成果共发表了155篇，还有大部分成果仅仅记录在平常的日记以及与同事的通讯中的，高斯去世后，后人整理其作品，在二战前夕，出版了《高斯全集》以作记念那位伟大的科学家．
2高斯的数学学研究
2．1单位制中的高斯
研究单位制要先规定一些互相独立的基本的数学量作为“基本单位”，在基本单位的基础上衍生推导入新的数学量叫“导出单位”，这两种单位的结合即是单位制．
在19世纪早期的法国，流行两种电磁学单位制，一种是CGSE是以库仑定理为基础的静电单位制，另一种是CGSM是以安培定理为基础的绝对电磁单位制．两套电磁学单位制数值相差很大，容易混淆，造成误会．在1832年发表的《用绝对单位检测地磁场硬度》一文中，高斯对上述两种单位制进行了更改和结合，而且论证了以热学中的单位制进行绝对检测替代原先的以n极进行的检测，引入了以毫米、毫克、秒等三个单位为基础的“绝对单位制”，这些单位制亦称“高斯单位制（CGS）”．高斯单位制结合了两种单位制的优势并成功统一了两种单位制，但是在高斯单位制中，真空中的介电常数和真空中的磁导率常数都为纯数，致使公式的抒发愈发简练明了．至今仍和国际单位制（SI）并用在电磁学和理论化学中，在一些关于电磁学的书籍和文献中，仍有许多采用高斯单位制来叙述的．
2．2电场中的高斯定律
在化学学中，化学学家勾画了带有箭头的线即电场线来描述电场的性质，并定义通过单位面积的电场线的数目为电通量．高斯在研究电场的性质后，得到了数学学中的高斯定律（不仅数学学中的高斯定律，还有物理中的高斯定律），高斯定律是反映静电场性质和静电场中闭合曲面的电通量的基本定律．高斯定律的叙述如下：通过任意闭合曲面的电通量等于该曲面包围的所有电荷的电量代数和∑q乘以介电常数ε0，与闭合面外的电荷无关．也即是说穿过任意闭合曲面的电通量与外边电荷无关，只取决于闭合曲面内电量的代数和．高斯定律证明了静电场是有源场，即有正电荷（负电荷）的地方，必将有电场线的发出（会聚）．
高斯定律提供了求带电体周围的电场硬度的方式，适用于均匀的带电圆球、球对称的电场、轴对称的电场、无限大带电平面和平行板电容器等有对称性电场的电场线分布求解中，高斯定律间接的证明了库仑定理，由于它是由库仑定理导下来的．高斯定律是静电场的一条重要的定律，有着不可替代的理论地位，是静电场的基本多项式之一．
2．3光学中的高斯研究
从1810年起，高斯的研究方向从物理和天文学转向了光学的研究，高斯成立了关于近轴光线成像的高斯光学，还发明了“日光反射器”和“光度计”．高斯从几何学入手研究了共轴球面系统近轴区的成像规律，并创建了高斯光学．数学学中把物体成理想像（即清晰的与物体完全相像的像）的系统称为理想光学系统．因为共轴球面系统在近轴条件下是理想光学系统，所以高斯光学也被称为理想光学．在理想光学系统中，高斯得到了一些成果数学与物理双料学家，因为这种推论是来自于理想情况，刚好用作与实际光学系统成像的对照，因而在光学的设计中有着重要的作用．
高斯所构建的理想象点和参考面，在光学设计过程是极为重要的参考点和参考面，在光学设计时，尽量使光学系统与实际像与高斯像点、高斯面靠拢．高斯光学的便捷性在于处理成像问题时可以仅用基点和基面便完全取代实际的光学系统，具有简便性和可行性．
2．4磁场中的高斯研究
50岁之后，高斯又将兴趣集中在电磁和地磁方面的研究，高斯和韦伯在哥廷根学院进行了合作研究，共同发明了磁强计，并完善了地磁观测站，高斯用理论剖析法证明了地磁是由月球内部形成的，地磁的北极和南极和我们实际生活中的北极和南极是颠倒的．
1840年，高斯和韦伯总结多年观测和研究结果，勾画了世界上第一幅月球磁场图．高斯和韦伯还发明了世界上第一个电磁电报机．她们从高斯所在的天文台拉了一条长长的导线，沿途越过许多农民的屋顶，最后拉到了韦伯所在的实验室．电报机一头接的是电磁表针，另一头接的是可以改变电压的大小或方向的装置．因为当时早已得到了导线电压的改变会造成小n极的方向改变的推论，为此，只要事先规定小n极指向的方向代表哪些意思，便可以按照另一头电压的改变导致的n极方向的改变而了解对方所要发送的意思．这个装置是历史上第一个电报机，尽管后来因一次雷击的缘故，电报机被烧毁，后来又被其他的电报机所取代，高斯发明的电报机并没有得到普及，而且这个发明对后人的影响和启示是不可忽略的．
3高斯给我们的启示
3．1涉猎广泛，研究精深
高斯是一位名副虽然的通才，在其一生中，不仅成就最大的物理外，还涉猎了数学学、天文学、地磁学等多方面的研究，在这种方面都有着卓越的建树．高斯不仅对理科知识有精深的研究，对语言学的兴趣也是不小的，在读学院时，高斯便徘徊于究竟是选择物理还是语言学，后来因为碰巧机会高斯选择了学习物理，但语言学仍是他一生的爱好，高斯精通多国语言，在老年，还自学俄语，达到可以与人畅通用英语交流的地步。
1847年，高斯还将注意力转向社会科学中，与英国天文学家舒马赫还通讯研究了死亡规律与怎样编制死亡率表的问题．在高斯的一生中，学科之间并没有清晰的界限．高斯在进行了物理研究以后，便立即将物理应用在实用性较强的化学学、天文学、电学、地磁学之中，并且还能将物理挺好的融合到其他课目中去，把物理的效用发挥得淋漓尽致．在高斯的一生中，学科的界限是淡漠的，这表明真正的研究是无疆界的，这是我们值得反省的一点．
3．2治学严谨，一丝不苟
高斯的治学心态是严谨的，一丝不苟的．高斯觉得没有严格的论证，是不能轻易得出推论的．高斯所有发表的文章都是经过自己严格论证的．高斯觉得只有经过悉心论证的论文，每位多项式都有根有源的文章才能发表，否则，即便把研究成果放着，也绝不发表．高斯觉得“问题在思想未通之前绝不动笔”、“宁可发表多些，但发表的东西是成熟的”．高斯的研究结果，因其觉得还有未尽完美之处，大部份都没有发表．这种成果只是在自己日常的日记中记载着，并没有公布于众．
物理家E．T贝尔在其专著中批评高斯，说假如高斯的研究成果才能全部公诸于众，整个物理研究可能会前进半个世纪或则更长，假如阿贝尔（Abel）和雅可比（）晓得高斯在好久曾经便得到的推论，这么物理世界将会往更快更好的方往前进．即使这是一种批评，但这何尝不是对高斯治学的严谨认真的一种更高层次的赞誉呢．日本学者在二战前夕，整理高斯的日记和书信，出版了新作《高斯全集》将高斯大部份的研究做了归类、整理、发表以记念那位伟大的科学家．高斯的严谨治学、求实的风格是值得我们学习和弘扬的．
3．3与人为善，精诚合作
当时社会流行的主要交流形式是书信，高斯一生中，与诸多的科学家进行了书信的交流，相互学习．其中有两位女科学家对高斯十分钦佩，便和高斯寄信交流，然而，他们害怕高斯也和哪个时代绝大多数科学家的思想相同，对女科学家怀有偏见，于是谎称女性和高斯进行交流．后来高斯知道了对方是女科学家后，除了没有表现任何偏见，还热情的和他们阐述问题，而且向学院推荐授予这两位素未相熟的女科学家名誉博士学位，让两位女科学家获益颇丰．这些博大的胸襟，毫无任何男女偏见，对于哪个年代的科学家来讲，是极为罕见的．
高斯与别人合作是十分热心的，在高斯发觉韦伯的能够后，便力邀韦伯到哥廷根学院研究．高斯做理论研究，韦伯做实验研究，两人共同进行了磁学方面的研究，共同发明了电磁电报机，探求了地磁的分布情况，勾画了世界上第一张地磁图片，得到了一系列的成果．后人将磁场硬度用“高斯”作为单位，铁损量用“韦伯”作为单位以记念两位伟大的科学家．高斯是一位知名的物理家，同时，他也是一名数学学家．他的一生，对化学学的贡献是卓越的，而其为人处事，治学心态等方面也值得我们学习．我们应该记住那位潜藏在“数学王子”光辉下的化学学家．
参考文献（略）