Август Фердинанд Мёбиус биография. Август Фердинанд Мёбиус

Если вы думаете, что пиар и раскрутка важны только для шоу-бизнеса, а в научной сфере лишь вредят, то ошибаетесь. Доказательством тому – история о математике и астрономе Августе Мёбиусе, славу которого затмило всего лишь одно из его многочисленных открытий - лента Мёбиуса.

Как и его современники Карл Гаусс и Уильям Уильям Гамильтон, он был профессором астрономии, но свои самые значительные открытия совершил в области математики. Он ввел такие математические понятия, как однородные (они же барицентрические) координаты, бесконечно удаленные элементы; систематизировал виды поверхностей и кривых; сформулировал правило знаков в геометрии; изучил свойства алгебраических кривых III порядка в пространстве; разработал аналитические способы исследования применительно к проективной геометрии.
Астрономы благодарны ему за работы о планетных затмениях, системах линз, движении небесных тел и астрономических принципах, видимо, поэтому его именем назвали астероид и кратер на обратной стороне Луны.

1. Детство

Август Фердинанд Мёбиус (17.11.1790-26.09.1868) появился на свет в гимназии Шульпфорте, близ Наумбурга, в Курфюршестве Саксония. Отец его, Иоганн Генрих Мёбиус (1752-1792 гг.) работал здесь преподавателем танцев, а потому проживал в комнатах для преподавателей с женой и ребенком. Маленький Август плохо запомнил отца, ведь тот умер, когда ребенку не было еще и трех лет. Поэтому все начальное воспитание дала ему мать, Иоганна Кейл Мёбиус (1758-1820). В семье всегда гордились ее предком, Мартином Лютером. Кстати, уже в раннем возрасте Август активно интересовался математикой.

2. Учеба

В возрасте 12 лет (с 1803 и по 1809 г.) он начал обучение все в той же гимназии Шульпфорте, его преподавателем математики был Иоганн Готлиб Шмидт. По окончании поступил в Лейпцигский университет на факультет права. Проучившись полсеместра, Мёбиус пришел к выводу, что быть правоведом – не его призвание, а потому перешел к изучению астрономии и математики. Здесь он проучился с 1809 по 1813 г. Наставляли будущего ученого профессора: математики – Мориц фон Праск, физики – Людвиг Вильгельм Гилберт, астрономии – Карл Брандан Моллвейде (чуть позже Август даже стал его ассистентом).

Закончив здесь обучение, Август Мёбиус почувствовал необходимость получить дополнительные знания. А потому уехал из Лейпцига в мае 1813 г., за несколько месяцев до известнейшей Лейпцигской битвы (или Битвы народов), после которой началось отступление наполеоновских войск во Францию. Мёбиус в то время находился на лекциях Карла Гаусса, профессора астрономии в Геттингенском университете и директора Геттингенской обсерватории. Проучившись у него 2 семестра, Мёбиус отправляется дальше. Теперь он посещает математические семинары Иоганна Пфаффа в университете Галле. Все эти долгие занятия вылились в написание докторской диссертации на тему «Затмения планет». Прямо перед защитой диссертации его попытались забрать в прусскую армию, но, чудом избежав этой угрозы, в 1815 г. он все же успешно защитился. А благодаря еще одной дополнительной работе о тригонометрических уравнениях получил право преподавать в немецких университетах.

3. Преподавательская деятельность

В это время, в 1816 г., Карл Моллвейде решил полностью посвятить свое время математическим вопросам, а посему перешел на кафедру математики Лейпцигского университета, предложив пригласить преподавателем астрономии молодого Августа Мёбиуса. Ему дали звание экстраординарного профессора (несмотря на пышное название – это низшая степень, присваиваемая новичкам). На этом его карьерный рост надолго остановился. Причиной тому было полное неумение выставить себя в выгодном свете, заручиться поддержкой коллег или студентов. Он был очень спокойным и сдержанным человеком, лекции его не отличались театральностью, а потому приходило немного студентов. Все просто: чем меньше студентов, вносящих оплату за курс, тем меньше жалование и хуже отношение начальства.

Кроме того, Августа Фердинанда в 1816 г. назначили еще и наблюдателем в Лейпцигской обсерватории. Для того чтобы полностью войти в курс дела, Мёбиус объездил несколько подобных немецких сооружений, следствием чего стал список необходимых улучшений для последующего ремонта. Его назначили ответственным за реконструкцию Лейпцигской обсерватории, и с 1818 по 1821 г. он был весьма занят этим серьезным проектом.

4. Семейная жизнь

Все это время Август Мёбиус живет вместе с матерью, но в 1820 г. она умирает. Возможно, именно неустроенный быт заставляет его решиться на женитьбу. Его избранницей становится Доротея Христина Иоганна Рат (1790-1859). Жена была слепой от рождения, однако это не помешало ей произвести на свет и воспитать трех прекрасных детей: дочь Эмилию (1822-1897), в замужестве д"Арре; а также сыновей Августа Теодора (1821-1890) и Пауля Генриха (1825-1899). Оба стали известными преподавателями литературы, причем первый специализировался на скандинавских и исландских сказаниях, а второго часто путали с внуком Мёбиуса, Паулем Юлиусо, который стал известным неврологом.

5. Преподавательская деятельность: продолжение полосы невезения

Постепенно Мёбиус приобретал известность в научных кругах благодаря своим работам. Возможно, некоторые из них и нельзя назвать революционными, однако все были выполнены на высочайшем уровне и описывали достаточно узкоспециализированные вопросы геометрии, астрономии и механики.

Уже в 1816 г. он получил приглашение стать профессором астрономии в университете Грайфсваля, в Мекленбурге, а в 1819 г. – профессором математики в университете Дерпта (современный Тарту, Эстония). Однако ему не хотелось покидать свою родную Саксонию и Лейпцигский университет, который считал наилучшим по уровню обучения.
В 1825 г. умирает его учитель и друг Карл Моллвейде. Август Фердинанд очень надеялся, что освободившееся место отдадут ему, ведь он обладал всеми необходимыми знаниями.

6. Научные труды

В 1829 г. Август Фердинанд Мёбиус становится членом-корреспондентом Берлинской академии наук, а впоследствии и Французской академии наук.
Практически все научные работы он публикует в журнале, основанном немецким математиком Августом Крелем (1780-1855 гг.). Это был первый научный журнал, посвященный исключительно вопросам математики.

В 1828 г. выходит его работа «Барицентрическое исчисление» (или «Расчеты центров тяжести»), которую высоко оценил Карл Гаусс, назвав революционным открытием в истории математики. Гаусс считал ее более значимой, чем дифференциальное исчисление или его теория сравнения чисел. В этой работе Мёбиус разработал аналитическую теорию как проективных, так и аффинных преобразований.

В 1837 г. публикуется двухтомное «Руководство по статике», где ученый подробно остановился на силах, которые воздействуют на такие неподвижные конструкции, как здания, мосты и дамбы. Это была одна из самых значимых монографий I пол. XIX в., посвященных статике. В том же году выходит работа «Принципы астрономии».

В 1840 г. он сформулировал задачу о пяти смежных границах (причем намного раньше, чем появилась проблема четырех красок), которая выглядит так.
«Жил король, у которого было 5 сыновей. Он приказал, чтобы после его смерти дети поделили государство так, чтобы участок каждого имел смежные границы с прочими четырьмя. Возможно ли это?» Конечно, ответ отрицательный, как и следует из решения Мёбиуса.
Однако эта задача показывает первичный интерес ученого к такому разделу математики, как топология. Это наука изучающая явление непрерывности, как одного из свойств поверхностей и пространств. Благодаря определению свойств ленты Мёбиуса, ученого называют одним из пионеров топологии. Хотя это открытие и было совершено в 1858 г. одновременно двумя учеными: Мёбиусом и Иоганном Листингом (1808-1882 гг.), еще одним учеником Гаусса, имя лента получила в честь Августа Фердинанда.

В 1844 г. к Мёбиусу обратился преподаватель математики Герман Грассман с просьбой написать рецензию на его работу «Линейная теория расширения, как новая ветвь математики». Он утверждал, что результаты ее перекликаются с темами, которые разрабатывал Август Фердинанд. Мёбиус не понял важности работы молодого ученого и отказался, однако уговорил того принять участие в математическом конкурсе. Когда Грассман в 1847 г. выиграл состязание, то ученому все-таки пришлось написать рецензию.

7. Преподавательская деятельность: долгожданное признание

В 1844 г. Мёбиуса пригласили стать профессором в университете Йены, в Тюрингии. К тому моменту он был уже известным ученым. Чтобы удержать Августа Фердинанда, руководство Лейпцигского университета наконец-то предложило ему звание профессора, повысив его через 28 лет безупречной службы. Студентами Мёбиуса были известные немецкие и австрийские ученые: математик и астроном Отто Фидлер, математик Герман Ганкель, физик и астроном Отто фон Литтроу, математик и астроном Рудольф Сондорфер.

В 1848 г. его назначили директором Лейпцигской обсерватории, а место наблюдателя занял его зять д"Арре. Так что все награды и должности все же нашли своего тихого и скромного героя. Кстати, скорее всего Мёбиус был еще и весьма рассеянным. Немецкий историк математики Мориц Кантор упоминает, что каждый раз, выходя на улицу, ученый произносил известную мнемоническую формулу «3S und Gut», которая представляет собой перечисление вещей, которые он обязательно должен был взять с собой на прогулку: schlüssel (ключи), schirm (зонтик), sacktuch (носовой платок), geld (деньги), uhr (часы), taschenbuch (записную книжку).

8. Упражнения с лентой

Говорят, что открытию свойств трехмерной поверхности, у которой имеется лишь одна сторона и одна граница, проще говоря, ленты Мёбиуса, помогла служанка ученого, которая то ли неправильно сшила ленту, то ли слишком тщательно обматывала горло шарфом. Биографы тут немного путаются в показаниях. Но, тем не менее, в 1858 г. Мёбиус отправил во Французскую академию наук работу, в которой показал возможность существования поверхности лишь с одной стороной. Ответа от Академии при жизни он так и не дождался, вот почему Листинг успел опубликовать свое решение раньше – в 1861 г. Работа Августа Мёбиуса увидела свет только в составе четырехтомного собрания в 1885-1887 гг.

Итак, чем так интересна лента Мёбиуса:

Она односторонняя, поэтому покрасить ее в два цвета не удастся;
- ее можно получить, перекрутив край полоски на 180° и склеив обе части;
- если вести карандаш вдоль полоски, не отрывая грифель от поверхности, то через какое-то время вы вернетесь в исходную точку;
- если разрезать ленту ровно посередине полосы, то получится уже обычная двусторонняя лента, но вдвое длиннее, чем исходная;
- если отрезать лишь треть полосы, то получим пару колец, причем разного размера: одно большое, а другое – маленькое;
- если склеить перекрученную дважды полоску, а затем полученную ленту разрезать посередине полосы, то получится два соединенных кольца, причем каждое из них тоже будут перекрученными.

Эту ленту сравнивают с символом бесконечности, ведь вдоль ее поверхности можно вести линию, сколь угодно долго. В стихотворении Н.Ю. Ивановой о листе Мёбиуса поэтично говорится: «В нем простота, и вместе с нею сложность, что недоступна даже мудрецам». А вы разобрались в хитросплетениях жизни человека, которому удалось свернуть бесконечность в обыкновенное кольцо?

А. Мёбиус родился 17 ноября 1790

1803 по 1809

В 1813 -1814

1815

С 1816

В 1820

Август Фердинанд Мёбиус - немецкий математик и астроном-теоретик. Труды по геометрии. Установил существование односторонних поверхностей (лист Мебиуса).

А. Мёбиус родился 17 ноября 1790 года на территории княжеской школы Шульпфорте, близ Наумбурга (Саксония-Анхальт). Его отец занимал в этой школе должность учителя танцев. Мать Мёбиуса была потомком Мартина Лютера.

Отец умер, когда Августу было всего три года. Начальное образование Мёбиус получил дома и сразу выказал интерес к математике. С 1803 по 1809 годы учился в колледже Шульпфорте, затем поступил в Лейпцигский университет. Первые полгода, в соответствии с рекомендациями семьи, он изучал право, но затем принял окончательное решение посвятить жизнь математике и астрономии. В этом выборе сказалось влияние преподававшего там известного астронома и математика Моллвейде.

В 1813 -1814 годах Август Мёбиус жил в Гёттингене, где посещал университетские лекции Карала Фридриха Гаусса по астрономии. Затем он уехал в Халле, чтобы прослушать курс лекций математика Иоганна Пфаффа, учителя Гаусса. В результате Мёбиус получил глубокие знание по обеим наукам.

Когда А.Мёбиус работал над докторской диссертацией (1815 ), была сделана попытка призвать его в прусскую армию. С трудом избежав этой угрозы, он успешно получил докторское звание. В это время Моллвейде перешёл на кафедру математики и рекомендовал Мёбиуса на освободившуюся кафедру астрономии в Лейпциге, экстраординарным профессором.

С 1816 года Август Мёбиус работал сначала астрономом-наблюдателем, затем директором в Плейсенбургской астрономической обсерватории (недалеко от Лейпцига). Деятельно участвовал в перестройке и оснащении обсерватории.

В 1820 году Мёбиус женится. У него родились два сына и дочь.

В 1825 году Моллвейде умер. Математик попытался занять его место, но репутация преподавателя Августа Мёбиуса была неважной, и университет предпочёл другую кандидатуру. Однако, узнав, что Мёбиус получил приглашения из других университетов, руководство повысило его в должности до ординарного профессора астрономии. К этому времени математические исследования Мёбиуса принесли ему известность в научном мире.

В 1848 году Мёбиус становится директором обсерватории. Статья о знаменитой ленте Мёбиуса была опубликована посмертно.

Август Мёбиус скончался 26 сентября 1868 , в Лейпциге. В честь учёного назван астероид 28516 (Mebius).

(нем. August Ferdinand Möbius) - немецкий математик и астроном-теоретик. Мёбиус впервые ввёл однородные координаты и аналитические методы исследования в проективной геометрии. Получил новую классификацию кривых и поверхностей, установил общее понятие проективного преобразования, позднее названного его именем, исследовал коррелятивные преобразования.Знаменит как изобретатель ленты Мёбиуса .

Великий математик Август Фердинанд Мёбиус родился 17 ноября 1790 г. на территории княжеской школы Шульпфорте, близ Наумбурга (Саксония-Анхальт). Его отец занимал в этой школе должность учителя танцев. Мать Мёбиуса была потомком Мартина Лютера.

Отец умер, когда мальчику было всего три года. Начальное образование Мёбиус получил дома и сразу выказал интерес к математике. С 1803 по 1809 годы учился в колледже Шульпфорте, затем поступил в Лейпцигский университет.

Первые полгода, в соответствии с рекомендациями семьи, Мёбиус изучал право, но затем принял окончательное решение посвятить жизнь математике и астрономии. Биографы предполагают, что в этом выборе сказалось влияние преподававшего там известного астронома и математика Моллвейде.

В 1813 -1814 годах Мёбиус жил в Гёттингене, где посещал университетские лекции Гаусса по астрономии. Затем он уехал в Халле, чтобы прослушать курс лекций математика Иоганна Пфаффа, учителя Гаусса. В результате Мёбиус получил глубокие знание по обеим наукам.

Когда Мёбиус работал над докторской (1815), была сделана попытка призвать его в прусскую армию. С трудом избежав этой угрозы, он успешно получил докторское звание. В это время профессор Моллвейде перешёл на кафедру математики и рекомендовал Мёбиуса на освободившуюся кафедру астрономии в Лейпциге, экстраординарным профессором.

С 1816 года Мёбиус работал сначала астрономом-наблюдателем, затем директором в Плейсенбургской астрономической обсерватории (близ Лейпцига). Деятельно участвовал в перестройке и оснащении обсерватории. В 1820 году Мёбиус женился. У него родились два сына и дочь.

В 1825 году профессор Моллвейде умер. Мёбиус попытался занять его место, но его репутация преподавателя была неважной, и университет предпочёл другую кандидатуру. Однако, узнав, что Мёбиус получил приглашения из других университетов, руководство повысило его в должности до ординарного профессора астрономии. К этому времени математические исследования Мёбиуса принесли ему известность в научном мире.

В 1858 году он установил существование односторонних поверхностей и в связи с этим стал знаменит как изобретатель листа Мёбиуса (ленты Мёбиуса), простейшей неориентируемой двумерной поверхности с краем, допускающей вложение в трёхмерное Евклидово пространство.

В профессиональной среде Мёбиус известен как автор большого количества первоклассных работ по геометрии, особенно проективной геометрии, анализу и теории чисел.

Мёбиус опубликовал также двухтомное "Руководство по статике" (1837) и выдающуюся по оригинальности, глубине и богатству математических идей книгу "Барицентрическое исчисление" (1827), где вводятся барицентрические координаты точек плоскости. Обе эти книги фактически тоже относятся к проективной геометрии и её приложениям.

Аугуст Мёбиус прожил скромную и тихую жизнь и скончался 26 сентября 1868 в Лейпциге. Он опубликовал немало значительных фундаментальных работ по математике, но мирову славу ему принесла лента Мёбиуса, которую знает каждый школьник, которая многие годы вдохновляет дизайнеров и художников.

Его знаменитая статья о ленте Мёбиуса было опубликована посмертно. Что же это за лента? Существует ли она в природе или это плод богатого математического воображения?

Лента Мебиуса (Möbius strip) - трехмерная поверхность, имеющая только одну сторону и одну границу, обладающая математическим свойством неориентируемости. Она была открыта независимо одновременно двумя математиками из Германии Августом Фердинандом Мёбиусом (August Ferdinand Möbius) и Иоганном Бенедиктом Листингом (Johann Benedict Listing) в 1858 году.

Ленту Мёбиуса можно изготовить самому. На картинке - она из цветного пластика, ее можно сделать из бумаги. Что в ней особенного? У нее одна поверхность и в это трудно поверить, ведь она осязаема, она существует в трехмерном пространестве. Как же у нее оказалась одна поверхность?

Модель ленты Мебиуса может быть легко создана из полоски бумаги, повернув один из концов полоски вполоборота и соединив его с другим концом в замкнутую фигуру. Если начать рисовать карандашом линию на поверхности ленты, то линия уйдет вглубь фигуры и пройдет под начальной точкой линии, как уйдя на "другую сторону" ленты.

Если продолжать линию, то она вернется в начальную точку. При этом длина нарисованной линии будет вдвое больше длины полоски бумаги. Этот пример показывает, что у ленты Мебиуса лишь одна сторона и одна граница.

Лента Мебиуса вдохновила многих художников на создание известных скульптур и картин. Голландский художник М.К.Эшер создан несколько литографий с использованием ленты. Один из известнейших примеров - литография "Лента Мебиуса II", в которой красные муравьи бесконечно ползут по ленте.

Также лента Мебиуса часто используется в изображениях различных логотипах и торговых марках. Самых яркий пример - международный символ повторного использовани

Существуют техническое применение ленты Мёбиуса. Полоса ленточного конвейера выполняется в виде ленты Мёбиуса, что позволяет ему работать дольше, потому что вся поверхность ленты изнашивается равномерно. Также в системах записи на непрерывную плёнку применяются ленты Мёбиуса (чтобы удвоить время записи)

Август Фердинанд Мёбиус (нем. August Ferdinand Mbius, 17 ноября 1790, Шульпфорте, ныне Саксония-Анхальт - 26 сентября 1868, Лейпциг) - немецкий математик, механик и астроном-теоретик.

Биография

Родился 17 ноября 1790 года на территории школы Шульпфорта при дворе саксонского курфюрста (близ Наумбурга). Его отец, Иоганн Генрих Мёбиус (нем. Johann Heinrich Mbius), занимал в этой школе должность учителя танцев. Мать Мёбиуса, Иоганна Катарина Кристиана Кайль (нем. Johanne Katharine Christiane Keil), была потомком Мартина Лютера.

Отец умер, когда мальчику не исполнилось и трёх лет. Начальное образование Мёбиус получил дома и сразу выказал интерес к математике. С 1803 по 1809 годы учился в гимназии-интернате Шульпфорта, затем поступил в Лейпцигский университет. Первые полгода, в соответствии с рекомендациями семьи, он изучал право, но затем принял окончательное решение посвятить жизнь математике и астрономии. Биографы предполагают, что в этом выборе сказалось влияние преподававшего в университете известного астронома и математика К. Б. Моллвейде, чьи лекции по астрономии слушал Мёбиус (лекции по математике читал М. фон Прассе, по физике - Л. В. Гильберт).

В 1813-1814 годах Мёбиус жил в Гёттингене, где посещал университетские лекции К. Ф. Гаусса по астрономии. Затем он уехал в Галле, чтобы прослушать курс лекций математика И. Ф. Пфаффа, учителя Гаусса. В результате Мёбиус получил глубокие знания по обеим наукам.

Между тем в 1814 году умер фон Прассе, и преемником его в должности профессора математики Лейпцигского университета стал Моллвейде, освободив должность профессора астрономии. Мёбиус написал диссертацию по астрономии «О вычислении покрытий неподвижных звёзд планетами» (лат. De computandis occultationibus fixarum stellarum per planetas; опубликована в 1815 году) и получил в Лейпцигском университете степень доктора, а а начале 1815 года, успешно избежав призыва в прусскую армию, защитил также - уже по математике - хабилитационную диссертацию «О некоторых частных свойствах тригонометрических уравнений» (лат. De peculiaribus quibusdam aequationum trigonometricarum affectionibus). Весной 1816 года Мёбиус по рекомендации Моллвейде стал экстраординарным профессором кафедры астрономии Лейпцигского университета.

С 1816 года он также работал сначала астрономом-наблюдателем, затем (с 1848 года) - директором Лейпцигской обсерватории (располагалась в крепости Плейсенбург на окраине Лейпцига). Деятельно участвовал в перестройке и оснащении обсерватории.

В 1825 году Моллвейде умер. Мёбиус попытался занять его место, но его репутация преподавателя была неважной, и университет предпочёл другую кандидатуру. Позднее (узнав, что Мёбиус получил приглашения из других университетов), руководство Лейпцигского университета в 1844 году повысило его в должности до ординарного профессора астрономии. К этому времени математические исследования Мёбиуса принесли ему известность в научном мире.

Научная деятельность

В 1858 году установил (почти одновременно с И. Б. Листингом) существование односторонних поверхностей и в связи с этим стал знаменит как изобретатель листа Мёбиуса (ленты Мёбиуса) - простейшей неориентируемой двумерной поверхности с краем, допускающей вложение в трёхмерное евклидово пространство (и Листинг, и Мёбиус опубликовали свой результат не сразу: первый сделал это в 1861 году, второй - в 1865 году).

В профессиональной среде Мёбиус известен как автор большого количества первоклассных работ по геометрии (особенно проективной), анализу и теории чисел.

Целый ряд полученных им принципиально новых геометрических результатов Мёбиус изложил в своём главном труде «Барицентрическое исчисление» (1827), выдающейся по оригинальности, глубине и богатству математических идей. Он стал основоположником барицентрического исчисления - раздела аналитической геометрии, в котором изучаются алгебраические операции над точками аффинного или евклидова точечного пространств. В XIX веке барицентрическое исчисление не получило особенного развития; однако позднее оно и особенно введённые Мёбиусом барицентрические координаты нашли разнообразные применения (в частности, в методе конечных элементов).