Август Фердинанд Мёбиус

Август Фердинанд Мёбиус (1790-1868) — 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.

В честь учёного назван астероид 28516 (Mebius).

Научная деятельность Августа Мёбиуса

Лента Мёбиуса. В 1858 году Август 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 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.

Август 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.

Он впервые рассмотрел пространственные алгебраические кривые третьего порядка и изучил их свойства.

В теории чисел именем Мёбиуса названы функция и формула обращения.

В 1840 году, задолго до широко известной проблемы четырёх красок, Август Мёбиус сформулировал похожую задачу: можно ли разделить страну на пять частей так, чтобы каждая часть имела ненулевую границу со всеми остальными? Легко показать, что это невозможно. Из других топологических достижений следует упомянуть, что он ввёл понятие уникурсальной кривой, то есть графа, который можно начертить не отрывая пера от бумаги (другое название: эйлеров граф).

В области астрономии Мёбиус опубликовал несколько значительных работ по небесной механике, о принципах астрономии и о планетных затмениях.

Август Мёбиус скончался 26 сентября 1868, в Лейпциге.

Что такое Лента Мебиуса?

Ее еще называют петля Мебиуса, лист Мебиуса и даже кольцо Мебиуса

Лента Мебиуса (или ее еще называют петля Мебиуса, лист Мебиуса и даже кольцо Мебиуса) – одна из наиболее известных в математике поверхностей. Петля Мебиуса - это петля с одной поверхностью и одним краем.

Чтобы понять, о чем идет речь, и как такое может быть, возьмите лист бумаги, вырежьте полоску прямоугольной формы и в момент соединения ее концов перекрутите на 180 градусов один из них, после чего соедините.

Лента Мебиуса – пример неориентируемой односторонней поверхности с одним краем в обычном трёхмерном Евклидовом пространстве. Большинство предметов являются ориентируемыми, имеющими две стороны, например, лист бумаги. 

Как тогда лента Мёбиуса может быть неориентируемой, односторонней поверхностью -  скажете вы, ведь бумага, из которой она сделана имеет две стороны. А вы попробуйте взять маркер и заполнить цветом одну из сторон ленты, в конечном итоге вы упретесь в начальную позицию, причем вся лента окажется целиком закрашенной, что подтверждает наличие у нее всего одной стороны.

Чтобы поверить в то, что у петли Мебиуса всего один край – проведите пальцем по одному из граней ленты не прерываясь, и Вы точно так же, как и в случае с раскрашиванием, упретесь в точку, с которой начали движение. Удивительно, не правда ли?

Изучением ленты Мёбиуса и множества других интересных объектов занимается – топология, раздел математики, который исследует неизменные свойства объекта при его непрерывной деформации – растяжении, сжатии, изгибе, без нарушения целостности.

Факты
  • На открытие «ленты» Мебиуса «вдохновила» служанка. Кто-то предпочитает считать это открытие мистическим озарением, но большинство биографов склоняются к более бытовым гипотезам. Правда, в обоих случаях ключевую роль сыграла служанка: по одной версии она неправильно прострочила его воротник, сделав из него ту самую ленту. По другой версии ученый сам обратил внимание на перекрученный платок служанки. Неизвестно, чем вдохновлялся другой ученый, Иоганн Листинг, но он догадался до причудливой фигуры в том же году, дал название науке, изучающей непрерывность — топология — и опубликовал свою работу. Мебиус же не смог дождаться, когда в Парижской академии рассмотрят его идеи и напечатал их без одобрения, самостоятельно.
  • Ленту Мебиуса можно склеить самостоятельно. Для этого полоску бумаги всего лишь надо перекрутить и соединить концы. Это гениально настолько просто, что встречается практически на каждом шагу: начиная с международного символа переработки и заканчивая полосой ленточного конвейера. Однако есть гораздо более сложные воплощения «ленты Мебиуса»: молекула ДНК и наша Вселенная. Еще Эйнштейн говорил, что полетевший вперед корабль может вернуться, даже если он все время будет лететь прямо. Британский философ Алан Уоттс на примере «ленты» объяснял сущность Бога: «Он охватывает Собой все и ничто не лежит вне Его. Для Бога внутреннее и внешнее — одно и то же».
  • «Лента Мебиуса» вдохновила многих людей искусства. Художник Мауриц Эшер особенно полюбил этот математический объект. Ему принадлежит знаменитых рисунков муравьев, ползающих по листу Мебиуса и демонстрирующих его удивительное свойство. Среди его работ есть и «геометрические» литографии, созданные по тому же принципу. Множество литературных научно-фантастических произведений используют мотив «ленты Мебиуса» («Стена Темноты» Артура Кларка, Лист Мебиуса» А. Дж. Дейча, цикл «В глубине Великого Кристалла» Владислава Крапивина и многие другие). Серия научно-популярных книг «Библиотечка ''Квант''» даже сделала «лист» своей эмблемой. А по одной из книг был снят фильм «Мебиус» — о запутанной линии метро, на которой исчезают поезда.
  • У «Ленты Мебиуса» есть вариации. Бутылка Клейна, как и «лента Мебиуса» является односторонней поверхностью. В четырехмерном пространстве самопересечения не будет, но в трехмерном пространстве без него не обойтись, а значит., «бутылка» не является полным аналогом «ленты». Еще одна вариация: поверхность Кипенского. Она получается из цилиндрических полосок бумаги, склеенных последовательно друг с другом.

Не можешь написать работу сам?

Доверь её нашим специалистам

50 000авторов
от 100 р.стоимость заказа
2 часамин. срок
Узнать стоимость
Поделитесь с другими:

Если материал понравился Вам и оказался для Вас полезным, поделитесь им со своими друзьями!

Читать по теме
Интересные статьи