właśc. Johann Friedrich Carl Gauss (ur. 30 kwietnia 1777 w Brunszwiku, zm. 23 lutego 1855 w Getyndze) – niemiecki naukowiec: matematyk, fizyk, astronom, geodeta i wynalazca; profesor Uniwersytetu w Getyndze i dyrektor tamtejszego obserwatorium astronomicznego. Członek towarzystw naukowych, także zagranicznych, oraz laureat nagród, w tym Medalu Copleya (1838, razem z Michaelem Faradayem).
W matematyce zajmował się praktycznie wszystkimi dyscyplinami swojej epoki i współtworzył nowe – zarówno teoretyczne (czyste), jak i stosowane. Przysłużył się dla teorii liczb, geometrii, algebry, analizy, probabilistyki, metod numerycznych, statystyki i fizyki matematycznej; jest uważany za jednego z pionierów geometrii nieeuklidesowej obok Jánosa Bolyaia i Nikołaja Łobaczewskiego. Zajmował się też problemami konstrukcji klasycznych, był współtwórcą geometrii różniczkowej (dowodząc Theorema Egregium), arytmetyki modularnej i pierwszego pełnego dowodu zasadniczego twierdzenia algebry, dokończonego przez Jeana-Roberta Arganda. Jest też kojarzony z rozkładem normalnym, zwanym rozkładem Gaussa. Opracował również szybką transformację Fouriera (ang. FFT) – ponad 150 lat przed pojawieniem się tej techniki w społeczności matematyków (w latach 60. XX w.) – oraz kwaterniony ponad dwie dekady przed W.R. Hamiltonem.
Jako fizyk był i teoretykiem, i eksperymentatorem. Zajmował się elektrycznością i magnetyzmem, rozszerzył odpowiedni układ jednostek miar, skonstruował jeden z pierwszych telegrafów, magnetometr i zastosował go do badań geomagnetyzmu. Prawo Gaussa pozwoliło na opis pola elektrycznego w sposób równoważny prawu Coulomba, lecz często bardziej efektywny obliczeniowo. Stało się ono jednym z czterech równań Maxwella zasadniczych dla elektrodynamiki klasycznej i znalazło zastosowanie także do opisu grawitacji. Fizyka upamiętnia niemieckiego uczonego przez nazwy jednostki gaus (Gs) należącej do układu CGS, jednej z odmian tego układu oraz działa Gaussa.
Jako astronom teoretyczny rozwinął mechanikę nieba – przewidując orbity planetoid jak CeresObiekt ten zaliczono potem do grupy planet karłowatych. i Pallas – oraz obliczenia kalendarzowe, podając nowy algorytm wyznaczania daty Wielkanocy. Geodezja zawdzięcza mu wynalezienie heliotropu i jednego z odwzorowań kartograficznych (Gaussa-Krügera).
Należy do twórców metody najmniejszych kwadratów rozwiązywania problemu regresji liniowej, obecnego w rozmaitych naukach empirycznych.
Bywa nazywany jednym z największych matematyków wszech czasów – obok Archimedesa i Newtona – a przez sobie współczesnych był określany „księciem matematyków” (łac. Princeps Mathematicorum). Oprócz terminów specjalistycznych upamiętniają go nazwy szeregu miejsc i instytucji, pomnik w rodzinnym Brunszwiku, a także wizerunki na znaczkach pocztowych i banknotach.
Życiorys Pochodzenie mały|Dom rodzinny Gaussa w Brunszwiku, zniszczony w czasie II wojny światowej – zdjęcie z 1914 roku
Carl Friedrich Gauss urodził się 30 kwietnia 1777 roku w Brunszwiku w ubogiej rodzinie. Jego ojciec Gebhard Gauß (1744–1808) był rzemieślnikiem; pracował jako rzeźnik, ogrodnik, murarz a później jako kasjer. Rodzina ojca zajmowała się początkowo rolnictwem, a ok. 1740 roku przeniosła się do Brunszwiku. Gebhard Gauß nie posiadał wykształcenia, ale potrafił czytać, pisać i znał podstawy arytmetyki.
Matką Gaussa była Dorothea Benze (1743–1839), córka kamieniarza. Była drugą żoną Gebharda i zajmowała się domem. Nie miała wykształcenia, ale prawdopodobnie potrafiła czytać. Carl Friedrich był z nią blisko związany i opiekował się nią aż do jej śmierci w wieku 96 lat.
Gauss miał starszego przyrodniego brata – Georga, syna Gebharda z pierwszego małżeństwa.
Dzieciństwo i szkoła podstawowa Gauss już jako małe dziecko wykazywał nieprzeciętne zdolności matematyczne – w wieku 3 lat umiał dodawać i wytknął ojcu błąd podczas naliczania dniówki dla pomocników przy pracy ogrodniczej. Jak sam żartobliwie twierdził, nauczył się rachować, zanim jeszcze zaczął mówić. Sam nauczył się czytać, pytając domowników o wymowę poszczególnych liter.
W 1784 roku Gauss został posłany do lokalnej szkoły (niem. Katharinen-Schule) prowadzonej przez J.G. Büttnera. Po dwóch latach rozpoczął naukę arytmetyki i objawił swój nieprzeciętny talent, rozwiązując z miejsca zadanie, jakie nauczyciel podał w klasie. Zadanie polegało na dodaniu do siebie liczb od 1 do 100. Gauss jako pierwszy oddał tabliczkę, na której nie było żadnych obliczeń a jedynie prawidłowe rozwiązanie końcowe, a następnie wytłumaczył nauczycielowi, w jaki sposób doszedł do wyniku. Büttner zaczął organizować podręczniki do matematyki dla zdolnego ucznia. Młodemu Gaussowi wiele uwagi poświęcał starszy o osiem lat asystent Büttnera (1769–1836), który sam interesował się matematyką i później został profesorem matematyki na uniwersytecie w Kazaniu, a następnie na uniwersytecie w Dorpacie. Gaussa i Bartelsa połączyła wieloletnia przyjaźń. W wieku 11 lat Gauss samodzielnie zaznajomił się z dwumianem Newtona oraz z teorią ciągów nieskończonych. Büttner i Bartels przekonali Gebharda Gaußa, by zwolnił syna z wieczornej pracy przędzenia lnu i pozwolił mu na dalszą naukę. Büttner z Bartelsem zatroszczyli się o fundatorów i promocję utalentowanego chłopca w kręgach naukowych.
Mecenat księcia Brunszwiku mały|Fragment z dziennika 19-letniego Gaussa, zawierający napis „Eureka” w alfabecie greckim (1796) thumb|Portret Gaussa, litografia (1828) thumb|Pomnik Gaussa w Brunszwiku (zdjęcie z 2014)
W 1788 roku przy wsparciu Büttnera Gauss został przyjęty do szkoły średniej w Brunszwiku – Gymnasium Catharineum – od razu do klasy drugiej. Szkoła kładła nacisk na naukę greki i łaciny, które Gauss szybko opanował. Posługujący się dotychczas dialektem, Gauss nauczył się wówczas również standardowego języka niemieckiego (niem. Hochdeutsch). W 1788 roku Bartels został przyjęty do Collegium Carolinum w Brunszwiku, gdzie matematyki nauczał Eberhard August Wilhelm von Zimmermann (1743–1815) i którego prawdopodobnie Bartels poinformował o talencie Gaussa. Zimmermann dostarczał Gaussowi kolejnych podręczników i zaaranżował w 1791 roku spotkanie z księciem Brunszwiku Karolem Wilhelmem (1735–1806). Książę zapewnił Gaussowi stypendium naukowe w wysokości 10 talarów rocznie, co umożliwiło podjęcie studiów w Collegium Carolinum (1792–1795) i ich kontynuację na uniwersytecie w Getyndze (1795–1798). Podczas pobytu w Collegium Carolinum, korzystając z dobrze zaopatrzonej biblioteki, Gauss samodzielnie zapoznał się z dziełami Eulera, Lagrange’a i Newtona. Opracował wówczas metodę najmniejszych kwadratów. W okresie tym Gauss zajmował się teorią liczb, w tym liczbami pierwszymi.
W Getyndze studiował szereg przedmiotów: matematykę u Abrahama Gotthelfa Kästnera (1719–1800), astronomię u (1762–1822), fizykę u Georga Christopha Lichtenberga (1742–1799), filologię u Christiana Gottloba Heyne’go (1729–1812), historię u (1760–1842).
Początkowo wahał się, czy studiować języki starożytne, czy matematykę – w końcu zdecydował się na drugą opcję. 30 marca 1796 roku znalazł konstrukcję siedemnastokąta foremnego przy użyciu cyrkla i linijki. Odkrycie opierało się na dogłębnej analizie rozkładu na czynniki równań wielomianowych, co umożliwiło późniejsze tezy teorii Galois. W marcu 1796 roku Gauss zaczął pisać dziennik naukowy (niem. Notizen-Journal), który prowadził do 1814 roku. Dziennik został upubliczniony dopiero w 1898 roku – zawierał 146 krótkich wpisów z odkryciami Gaussa.
Podczas studiów w Getyndze Gauss zaprzyjaźnił się z węgierskim matematykiem Wolfgangiem Bolyai (1775–1856), ojcem Jánosa – odkrywcy geometrii nieeuklidesowej.
W 1798 roku wrócił do Brunszwiku. W tym czasie ukończył doktorat in absentia u Johanna Friedricha Pfaffa (1765–1825) na uniwersytecie w Helmstedt. W 1799 roku w swojej pracy doktorskiej podał pierwszy poprawny dowód podstawowego twierdzenia algebry, mówiącego, że każde równanie wielomianowe o współczynnikach rzeczywistych lub zespolonych ma tyle pierwiastków (rozwiązań), ile wynosi jego stopień (największa potęga zmiennej). Dowód Gaussa był tak przekonujący, że został on zwolniony z egzaminów ustnych i publicznej obrony rozprawy.
W roku 1800 opublikował w Monatliche Correspondenz zur Beförderung der Erd- und Himmelskunde artykuł przedstawiający opracowaną przez siebie metodę obliczania daty Wielkanocy (niem. Gauß’sche Osterformel).
Po ukończeniu studiów, dzięki wsparciu księcia Brunszwiku, mógł całkowicie poświęcić się nauce – w 1801 roku otrzymywał rocznie 400 talarów, a od 1803 roku – 600 oraz bezpłatne zakwaterowanie.
Profesura w Getyndze mały|upright=1.2|Gmach obserwatorium astronomicznego w Getyndze, gdzie Gauss mieszkał i pracował w latach 1816–1855
W 1802 roku otrzymał ofertę pracy w Petersburgu, którą jednak odrzucił. Po śmierci księcia Karola Wilhelma w 1806 roku przyjął ofertę z Getyngi, gdzie w 1807 roku został profesorem astronomii i dyrektorem obserwatorium astronomicznego na uniwersytecie w Getyndze – funkcje te piastował do końca życia. Inne oferty, m.in. z Dorpatu, Lipska i Berlina konsekwentnie odrzucał. Od 1808 roku mieszkał i pracował w bezpośrednim sąsiedztwie obserwatorium – od 1816 roku aż do śmierci w zachodnim skrzydle nowego gmachu obserwatorium.
W Getyndze zajmował się przede wszystkim astronomią, geodezją i fizyką. W 1816 roku otrzymał zlecenie zbadania Królestwa Hanoweru; prace trwały 25 lat. W tym samym roku otrzymał tytuł Królewskiego Radcy Dworu (niem. Königlicher Hofrat). W 1828 roku wziął udział w spotkaniu niemieckich przyrodników i lekarzy w Berlinie, gdzie spotkał fizyka Wilhelma Webera (1804–1891), którego ściągnął do Getyngi. Razem z Weberem zbudował m.in. telegraf elektromagnetyczny. W latach 1833–1834, 1841–1842 i 1845–1846 pełnił funkcję dziekana wydziału filozofii na uniwersytecie w Getyndze. W 1839 roku został sekretarzem Królewskiego Towarzystwa Naukowego w Getyndze. W 1845 roku otrzymał tytuł tajnego radcy (niem. Geheimer Hofrath).
Śmierć i jej następstwa mały|Gauss na łożu śmierci w 1855 roku thumb|Grób Gaussa (zdjęcie z 2017)
Gauss zmarł we śnie 23 lutego 1855 roku w Getyndze. Został pochowany na lokalnym cmentarzu . Na cześć Gaussa, król Hanoweru Jerzy V (1819–1878) nakazał wybicie pamiątkowej monety, na której Gauss jest uhonorowany jako „Mathematicorum Princeps”.
Krótko po śmierci pobrano mózg Gaussa, za zgodą i z zastrzeżeniem możliwości wykorzystania wyłącznie do badań naukowych. Zrobiła to grupa ekspertów pod kierownictwem niemieckiego anatoma Rudolfa Wagnera (1805–1864), przyjaciela Gaussa i fizjologa na uniwersytecie w Getyndze. Odtąd przechowywany jest w zbiorach anatomicznych uniwersytetu, od 1995 roku w Instytucie Etyki i Historii Medycyny. W 2013 roku odkryto, że jeszcze w XIX w. doszło do pomyłki – mózg przechowywany jako Gaussa okazał się mózgiem niemieckiego patologa (1803–1855), a mózg przechowywany jako Fuchsa okazał się mózgiem Gaussa.
Życie prywatne Gauss był dwukrotnie żonaty i miał łącznie sześcioro dzieci:
w 1805 roku ożenił się z Johanną Osthoff (1780–1809), córką garbarza z Brunszwiku. Miał z nią troje potomstwa: syna (1806–1873), córkę (1808–1840) i syna Louisa (1809–1810), który zmarł jako dziecko. Po śmierci pierwszej żony w 1809 roku Gauss ożenił się ponownie – z Minną Waldeck (1788–1831), córką profesora prawa z Getyngi (1751–1815). Urodziła mu dalszą trójkę dzieci: dwóch synów – (1811–1896) i (1813–1879) oraz córkę (1816–1864).
Najbliższa rodzina nie miała zrozumienia dla pracy Gaussa, którą postrzegano jako stratę czasu, a samego matematyka jako człowieka niespełna rozumu.
Dorobek naukowy Gauss zajmował się różnymi działami matematyki i jej zastosowaniami w innych dziedzinach. Był uznanym autorytetem w całej Europie, a jemu współcześni nazywali go „księciem matematyków” (łac. princeps mathematicorum). Bywał nazywany jednym z trzech największych matematyków w historii, obok Archimedesa (III w. p.n.e.) i Newtona (XVII–XVIII w.).