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第170章 证明第五公设的问题

月净威,哈佛大学科学家,道:“外文名Non-Euclidean geometry。由于证明第五公设的问题始终得不到解决,人们逐渐怀疑证明的路子走的对不对?第五公设到底能不能证明?到了十九世纪二十年代,俄国喀山大学教授罗巴切夫斯基在证明第五公设的过程中,他走了另一条路子。他提出了一个和欧式平行公理相矛盾的命题,用它来代替第五公设,然后与欧式几何的前四个公设结合成一个公理系统,展开一系列的推理。他认为如果这个系统为基础的推理中出现矛盾,就等于证明了第五公设。我们知道,这其实就是数学中的反证法。”

精星灵,曰:“诞生。欧几里得的《几何原本》提出了五条公设,头四条公设分别为:第一.由任意一点到任意一点可作直线。第二.一条有限直线可以继续延长。第三.以任意点为心及任意的距离可以画圆。第四.凡直角都相等。第五条公设说:同一平面内一条直线和另外两条直线相交,若在某一侧的两个内角的和小于两直角,则这两直线经无限延长后在这一侧相交。但是,在他极为细致深入的推理过程中,得出了一个又一个在直觉上匪夷所思,但在逻辑上毫无矛盾的命题。最后,罗巴切夫斯基得出两个重要的结论:第一,第五公设不能被证明。第二,在新的公理体系中展开的一连串推理,得到了一系列在逻辑上无矛盾的新的定理,并形成了新的理论。这个理论像欧式几何一样是完善的、严密的几何学。这种几何学被称为罗巴切夫斯基几何,简称罗氏几何。这是第一个被提出的非欧几何学。从罗巴切夫斯基创立的非欧几何学中,可以得出一个极为重要的、具有普遍意义的结论:逻辑上互不矛盾的一组假设都有可能提供一种几何学。”

月净威,哈佛大学科学家,道:“罗氏几何。这些和时空的几何,或许也有一些的关系。因为我们应该非常的清楚,时空就是一种无法预测的结果。我们把这种结果,称为一种集合数。”

罗巴切夫斯基几何的公理系统和欧几里得几何不同的地方,仅仅是把欧式几何平行公理用“在平面内,从直线外一点,至少可以做两条直线和这条直线平行”来代替,其他公理基本相同。

由于平行公理不同,经过演绎推理却引出了,一连串和欧式几何内容不同的新的几何命题。

我们知道,罗氏几何除了一个平行公理之外采用了欧式几何的一切公理。

因此,凡是不涉及到平行公理的几何命题,在欧式几何中如果是正确的,在罗氏几何中也同样是正确的。

在欧式几何中,凡涉及到平行公理的命题,在罗氏几何中都不成立,他们都相应地含有新的意义。

下面举几个例子加以说明:欧式几何:同一直线的垂线和斜线相交。

垂直于同一直线的两条直线,互相平行。

存在相似的多边形。过不在同一直线上的三点,可以做且仅能做一个圆。

罗氏几何:同一直线的垂线和斜线不一定相交。

垂直于同一直线的两条直线,当两端延长的时候,离散到无穷。

不存在,相似的多边形。

过不在同一直线上的三点,不一定能做一个圆。

从上面所列举得罗氏几何的一些命题可以看到,这些命题和我们所习惯的直观形象有矛盾。

所以罗氏几何中的一些几何事实,没有像欧式几何那样容易被接受。

但是,数学家们经过研究,提出可以用我们习惯的欧式几何中的事实,作一个直观“模型”来解释罗氏几何是正确的。

1868年,意大利数学家贝特拉米发表了一篇著名论文《非欧几何解释的尝试》,证明非欧几何可以在欧几里得空间的曲面(例如拟球曲面)上实现。

这就是说,非欧几何命题可以“翻译”成相应的欧几里得几何命题,如果欧几里得几何没有矛盾,非欧几何也就自然没有矛盾。

直到这时,长期无人问津的非欧几何,才开始获得学术界的普遍注意和深入研究,罗巴切夫斯基的独创性研究,也就由此得到学术界的高度评价和一致赞美,他本人则被人们赞誉为“几何学中的哥白尼”。

精星灵,曰:“黎曼几何。欧氏几何与罗氏几何中,关于结合公理、顺序公理、连续公理及合同公理都是相同的,只是平行公理不一样。”

欧式几何讲“过直线外一点有且只有一条直线与已知直线平行”。

罗氏几何讲“过直线外一点至少存在两条直线和已知直线平行”。

那么是否存在这样的几何“过直线外一点,不能做直线和已知直线平行”?

黎曼几何,就回答了这个问题。

黎曼几何,是德国数学家黎曼创立的。

他在1851年所作的一篇论文《论几何学作为基础的假设》中明确的提出另一种几何学的存在,开创了几何学的一片新的广阔领域。

黎曼几何中的一条基本规定是:在同一平面内,任何两条直线都有公共点(交点)。

在黎曼几何学中,不承认平行线的存在,它的另一条公设讲:直线可以无限延长,但总的长度是有限的。

黎曼几何的模型,是一个经过适当“改进”的球面。

近代黎曼几何,在广义相对论里得到了重要的应用。

在物理学家爱因斯坦的广义相对论中的空间几何,就是黎曼几何。

在广义相对论里,爱因斯坦放弃了关于时空均匀性的观念,他认为时空只是在充分小的空间里以一种近似性而均匀的,但是整个时空却是不均匀的。

在物理学中的这种解释,恰恰与黎曼几何的观念是相似的。

此外,黎曼几何在数学中,也是一个重要的工具。

它不仅是微分几何的基础,也应用在微分方程、变分法和复变函数论等方面。

何威大华道:“所以……我们在这颗金色的星球上面,发现的所有未解的数学模型,都跟这些有关系。这真的是,确实……让我们感到复杂。可是这些数学模型,为什么会有大量的质数呢?而且仿佛……根据这些质数的排布,我们有更多的疑惑。”

科学家曰:“根据那些梵音瑜伽的翻译,他们把次数称为无音数。这是一种,非常奇怪的数学。他们是如何的掌握了,这种数学?我们现在对于这些疑惑,感到非常的难以理解。非常的困惑。到底该用,什么样的呢……思想……去理解。”

何威大华道:“确实这些事情,真的太难了。你们可以,认真地分析这些质数。”

科学家曰:“我们发现这些技术都存在一种,非常大的五果树里面。”

何威大华道:“这到底是一种什么样的树?为什么会包含,各种各样的气息。”

科学家曰:“确实我们要想理解这些,由小下大的叛逆速度……真的很难。”

何威大华道:“这到底是一种,什么样的速度?为什么会使,这种技术呢?难道它们……可以,超越光速。”

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