第48章 幾何學的奠基人歐幾裏得(1 / 1)

兩三千年前,古埃及人生活在尼羅河兩岸,生產力很發達,大片大片的土地被開發。但是,人類無法與大自然抗爭,當時的人們對洪水束手無策。每年,當夏秋季節尼羅河泛濫時期,河兩岸的田地就有不少被洪水淹沒或因河床改道,好端端的一塊農田就會被吞沒一塊。每到這時,就會有幾個聰明的埃及人拿著木棍和繩子又比又量,準確地計算法老租給人們土地麵積的變化。漸漸地,埃及人積累了不少計算麵積的公式。如:矩形:A=ab(其中A是麵積,a是長,b是寬。);三角形:A=ah/2(其中a是邊長,h是高。);另外,還能計算出梯形麵積。但是,當時的人們還沒有把這些公式命名為幾何學。

到了公元前320年,有一位叫作歐德謨的學者,根據埃及人的經驗,寫了一本《幾何學的發展史》。這部書隻有殘篇傳到了現在。又過了大約20年,古希臘出了一位叫歐幾裏得的人,他根據前人的經驗,經過自己的計算推理,寫出了一本共13篇的《原本》(又稱《幾何原本》)。這是人類第一次出現的“幾何”概念。

歐幾裏得在《原本》這本書裏,首先給出的是定義和公理。比如,他的點、線、麵的概念:點是隻有位置沒有大小的;線是隻有長度沒有寬度的;麵是隻有長度和寬度的。

《原本》中還有關於圓的性質的討論。如弦、切線、割線、圓心角等等。討論了圓的內接和外接圖形。其中,有一個命題是在一個圓內作正15邊形。據說,當時的天文學一直認為地球赤道麵與地球繞日公轉麵的交角是24°,即是圓周的1/15.於是,歐幾裏得運用自己的智慧,作出了正15邊形,這在當時是一個難度十分大的命題。

歐幾裏得大約生於公元前330年,死於公元前275年。他深受亞裏士多德的影響。他把亞裏士多德的公理法則用到幾何學中,推演出幾何學的五條公理。這五條公理對幾何學發展產生過巨大影響。現在看來,五條公理都非常簡單,但在當時很了不起。比如說,兩點之間可以連接一條線;如果兩條直線和第三條直線相交,所交出的同旁內角和小於180°,那麼兩條直線延長,總會在同旁內角一側相交。

五條公理最後一條就是平行公理。在當時,平行公理引起過懷疑。它的文字多,讀起來又不是那麼顯而易見。以後曆經兩千年,一些數學家均未證實。一直到19世紀20年代,德國的高斯、俄國的羅巴切斯基、匈牙利的亞·鮑耶三位數學家重新提出平行公理的不可證性,作出了正確解答,才消除了人們對平行公理的懷疑。三位偉大的數學家在證實中發現了一種新的幾何學——非歐幾何學,對近代物理學、天文學以及人類的思維方式的變革產生了深遠的影響。

歐幾裏得涉及的學科不隻是數學,除《原本》外,我們知道的還有《數據》、《光學》、《曲麵——軌跡》、《現象》等。但《原本》尤其引人注目。《原本》是進行數學基礎知識教育和提高邏輯思維能力極為有效的教材。

《原本》13篇中共有467個命題。這些命題和推理所建立起來的幾何學體係是相當嚴謹和完整的,以至於連20世紀最偉大的科學家愛因斯坦都這樣說:一個人當他最初接觸歐幾裏得幾何學時,如果不曾為它的明晰性和可靠性所感動,那麼他是不會成為科學家的。

從《原本》的出現到現在,這部書出版達一千次以上,幾乎世界上所有的數學家都是讀著《原本》成長起來的。兩千多年來,《原本》就像一尊堅固的寶塔,其堅固程度沒有人能撼動它。因此,後人,尤其是科學界都把《原本》看作是一部經典奇書。