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GAUSS CARL FRIEDRICH (1777-1855)

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5.  Gauss physicien

Le nom de Gauss apparaît enfin dans plusieurs domaines de l'histoire de la physique de la première moitié du xixe siècle et il est resté attaché à une unité électromagnétique. Ses fonctions de directeur de l'observatoire de Göttingen, dans l'atmosphère d'une université où l'on sut pratiquer les relations interdisciplinaires, expliquent certainement en grande partie pourquoi le mathématicien prestigieux fut amené à s'intéresser à toute une série de problèmes qui n'appartenaient pas à son champ de prédilection. Il le fit cependant en mathématicien, c'est-à-dire que sa contribution au progrès de la physique est plutôt le résultat d'une application pénétrante de l'analyse mathématique à la théorie physique qu'une participation personnelle à la recherche expérimentale.

  Les planètes nouvelles et les astéroïdes

Cette nuance du jugement est bien manifeste dès le début. C'est par une coïncidence heureuse que Gauss se trouva être en possession d'une méthode mathématique adéquate au moment même où les astronomes allemands étaient affrontés à un problème difficile, à savoir comment retrouver dans le ciel un astre de huitième grandeur qui avait été observé par Piazzi à Palerme en janvier 1801, et qui semblait pouvoir correspondre à la lacune de la loi du Titius-Bode entre Mars et Jupiter, mais que le passage en conjonction avec le Soleil avait fait perdre. La découverte de cet astre exigeait la détermination de l'orbite à partir du nombre limité d'observations dont on disposait.

C'est cette détermination que Gauss rendit possible rapidement en appliquant sa méthode des moindres carrés pour les calculs d'approximation. Et la petite planète Cérès ne tarda pas à retomber dans le champ des instruments, bientôt suivie en 1802, 1804 et 1807, par d'autres « astéroïdes » du même type.

Nommé en 1807 directeur de l'observatoire de Göttingen, Gauss acheva la mise au point de la méthode qui venait de permettre d'aussi importantes découvertes et publia en 1809 le remarquable traité Theoria motus corporum caelestium où il précisait les conditions d'application.

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Dans le chapitre "La théorie « générale » des équations"  : …  Laplace améliorèrent cette démonstration, mais en se fondant toujours sur le même principe. *Gauss, en 1799, qualifia de cercle vicieux cette démarche et il fournit enfin plusieurs preuves rigoureuses du « théorème fondamental de l'algèbre », ou « théorème de d'Alembert ». On sait aujourd'hui que l'attitude des géomètres du xviiiLire la suite
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FONCTIONS ANALYTIQUES - Représentation conforme

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…  de Mercator (xvie siècle). Au début du xixe siècle, *Carl Friedrich Gauss étudia systématiquement les propriétés intrinsèques des surfaces de l'espace habituel ; en particulier, il examina les applications bijectives d'une surface sur une autre qui sont différentiables, ainsi que leur réciproque, et… Lire la suite
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GÉOMÉTRIE

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Dans le chapitre "Les géométries non euclidiennes"  : …  dernier, il rejette l'hypothèse de l'angle obtus, il est plus hésitant dans le cas de l'angle aigu. *Carl Friedrich Gauss (1777-1855) amorce vraiment, autour des années 1820, la rupture avec la croyance bimillénaire en la démonstrabilité du postulat des parallèles : Gauss pense que l'on peut démontrer de façon rigoureuse que l'hypothèse de l'angle… Lire la suite
GÉOMÉTRIE DIFFÉRENTIELLE CLASSIQUE

Écrit par :  Paulette LIBERMANN

Dans le chapitre "Formes fondamentales sur une surface"  : …  q = 0 en M), on a : ce scalaire K s'appelle la courbure totale, ou courbure de *Gauss, en M. Suivant le signe de K, le point est elliptique, hyperbolique ou parabolique (cf. chap. 5, Position par rapport au plan tangent) ; remarquons que, puisque la forme quadratique Φ est définie positive, le signe de K est celui de Lire la suite
GERMAIN SOPHIE (1776-1831)

Écrit par :  Jean MEYER

… *Née à Paris, Sophie Germain suivit les cours de l'École polytechnique par correspondance (car les femmes n'y étaient pas admises). S'intéressant aux mathématiques, elle devint l'amie de J. L. Lagrange et de C. F. Gauss, avec qui elle correspondit sous le pseudonyme masculin de M. Leblanc avant de révéler sa véritable identité. Gauss l'estimait… Lire la suite
HILBERT DAVID (1862-1943)

Écrit par :  Rüdiger INHETVEENJean-Michel KANTORChristian THIEL

Dans le chapitre "Les nombres premiers (problèmes 8 et 9)"  : …  sur Fqm. Le premier cas fut traité par *Gauss (sur n'importe quel Fq) ; c'est celui de la lemniscate elliptique y2 = x4 — 1. Puis Helmut Hasse démontra le résultat pour toutes les courbes elliptiques. En 1940, André Weil… Lire la suite
LIMITE NOTION DE

Écrit par :  Christian HOUZEL

… *La notion de limite fait son apparition dans un ouvrage du mathématicien anglais B. Robins intitulé A Discourse Concerning the Nature and Certainty of Sir Isaac Newton's Method of Fluxions and Prime and Ultimate Ratios (1735) ; c'est une réponse aux critiques formulées par le philosophe G. Berkeley à l'encontre du calcul infinitésimal dans… Lire la suite
MATHÉMATIQUES FONDEMENTS DES

Écrit par :  Jean Toussaint DESANTI

Dans le chapitre "La rénovation de l'analyse"  : …  le sait, de la première moitié du xixe siècle. Elle est due pour l'essentiel à *Carl Friedrich Gauss, à Augustin-Louis Cauchy, à Niels Henrik Abel et à Bernhard Bolzano. Elle affecte principalement l'analyse mathématique et consiste à dégager le domaine (le système des nombres réels) dans lequel les opérations qu'on y effectue… Lire la suite
NOMBRES COMPLEXES

Écrit par :  Jean-Luc VERLEY

Dans le chapitre "Le théorème fondamental de l'algèbre"  : …  Lagrange, Laplace et d'autres. Mais ces démonstrations présentaient toutes des lacunes importantes. *Gauss, dans sa dissertation de 1799, en fait l'historique critique et donne la première démonstration complète. Il reviendra à plusieurs reprises sur ce sujet et ne donnera pas moins de quatre démonstrations différentes du théorème fondamental de l'… Lire la suite
NOMBRES (THÉORIE DES) - Nombres algébriques

Écrit par :  Christian HOUZEL

Dans le chapitre "Périodes"  : …  nombres algébriques apparaît dans la dernière section des Disquisitiones arithmeticae de *Gauss (1801 ; cf. c. f. gauss), où se trouve élaborée la théorie de l'équation de la division du cercle en n parties égales, avec n premier impair. Si r est l'une des racines imaginaires de cette équation, les… Lire la suite
NUMÉRIQUE ANALYSE

Écrit par :  Jean-Louis OVAERTJean-Luc VERLEY

Dans le chapitre "Méthodes optimales"  : …  intégral : (cf. théorie desnombres - Théorie analytique des nombres, chap. 2), que *Gauss a été amené à approcher des intégrales de ↦ 1/Log t sur des intervalles de longueur 105. Les méthodes classiques étant inopérantes, Gauss a étudié la manière de choisir les points de subdivision pour que la… Lire la suite
NUMÉRIQUE CALCUL

Écrit par :  Jean-Louis OVAERT

Dans le chapitre "Développements asymptotiques"  : …  inférieurs à n. Ainsi, Legendre a conjecturé que π(n) est de l'ordre de : *Gauss a amélioré cette hypothèse, en comparant expérimentalement π(n) au logarithme intégral de n, défini par la relation : Par une méthode très performante de calcul approché des intégrales, à laquelle son nom est resté attaché, il… Lire la suite
PÂQUES CALCUL DES DATES DE

Écrit par :  Pierre DELIGNY

…  la date effective de Pâques, sans devoir recourir à la consultation d'éphémérides astronomiques. *C'est ainsi que Carl Friedrich Gauss a établi en 1800 des formules permettant d'obtenir aisément la date de Pâques dans les calendriers julien et grégorien. On en trouvera ci-dessous une présentation nouvelle entièrement refondue, autorisant un… Lire la suite
POTENTIEL THÉORIE DU

Écrit par :  Arnaud de la PRADELLE

…  la fonction de Green et l'intégrale de Poisson dans la boule, ce n'est vraiment qu'avec C. F. *Gauss (1840) que sont posés et résolus, bien qu'imparfaitement, les grands problèmes de la théorie. Les idées de ce dernier sont si exemplaires qu'elles sont encore utilisées à l'heure actuelle, et il fallut attendre Frostman (1935) pour que le… Lire la suite
TÉLÉCOMMUNICATIONS - Histoire

Écrit par :  René WALLSTEIN

Dans le chapitre "Les premiers essais"  : …  prématurément en 1837, mais ses travaux lancèrent le mouvement en Allemagne et en Angleterre. *S'inspirant des idées de Schilling, les Allemands Karl Friedrich Gauss et Wilhelm Weber réalisèrent en 1833 la première liaison de télégraphie électrique opérationnelle. Leur ligne fonctionna jusqu'en 1838 entre un laboratoire de l'université de… Lire la suite

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