数学天才鲍耶在研究欧几里得平行公理时,意外发现漏洞,兴奋地写成论文寄给高斯。哪知,高斯冷冷地说:我三...
鲍耶到底发现了什么漏洞,居然让著名的数学家高斯如此畏惧?这要从古希腊伟大的数学家欧几里得的几何学著作《几何原本》讲起。
在《几何原本》开篇中,他开篇提出了五条公设,这五条公设被欧几里德认为是显而易见,不证自明,它是整个几何学大厦的重要基石。
然而,后世学者在研究《几何原本》时,发现前面四条公设都比较简洁、明了,唯独第五公设平行公理的句子比较冗长,读起来比较拗口、费劲,似乎有一些瑕疵。
有数学家提出质疑,平行公理不能称之为公设,他可以由其他公理推导而出。然而,2000年过去了,没有人完成这一证明,但也不能找出另一个显而易见的公设来代替平行公理。
时间到了十八世纪,德国著名数学家高斯在研究《几何原本》的平行公理时,得出了一些奇怪的结论,他发现,三角形的内角之和小于180度,过直线外一点可以作出无数条直线与已知直线平行……
这颠覆了高斯的已有的认知,太不可思议、太离经叛道了,如果将这样一个理论公之于众,必将遭到同行以及数学界的猛烈抨击,巨大代价将使高斯无法承受。因此,高斯将他发现的理论深深埋藏在心底,再也不愿对人说起。
那时,研究欧几里得平行公理的人不止高斯,还有俄罗斯的罗巴切夫斯基和匈牙利的鲍耶。
1826年,罗巴切夫斯基向他的母校喀山大学提交了一篇题为《关于几何原理》的论文,在这篇文章中,他阐述了第五公设不可证明,但可以通过另外一套理论取代平行公理,它就是后来的非欧几何。
1840年,罗巴切夫斯基发表了《平行线理论的几何研究》,正是由于这本书,高斯向哥廷根大学推荐了罗巴切夫斯基,使他成为该大学的院士。
然而,高斯却拒绝赞扬罗巴斯夫斯基的新几何学理论,数学界也没有接受他的创新思想,这使得罗巴切夫斯基感到非常失望。
一直到去世,罗巴切夫基的成果也没有得到数学界的认可。
无独有偶,匈牙利的另一位数学天才鲍耶也在研究非欧几何,并在1829年得出了与罗巴切夫斯基一样的结论。
同样,鲍耶也将自己的研究成果寄给了高斯,高斯却写信回复说,他三十年前就已经在研究同样的问题,但他不愿将他的成果发表出来,同时他劝鲍耶不要在这个问题上浪费精力。
高斯的回复对鲍耶是一个巨大的打击,也毁了他的一生。鲍耶害怕自己的研究成果被人抄袭,便将其锁入保险柜,再也不愿发表。
非欧几何的研究工作因此而沉寂了一段时间,直到黎曼的出现,非欧几何开始重新进入人们的视野。
1854年,黎曼为哥廷根大学写了一篇题为《关于几何基础的假设》的就职论文,在这篇论文中,黎曼创立了一种新的几何学,后世称为“黎曼几何”。他的新几何学总结了前人的研究成果,将非欧几何推向了一个新的高度。
非欧几何的发展,为爱因斯坦广义相对论铺平了道路。广义相对论所用到的数学工具,几乎全部来自非欧几何。
在小尺度空间,欧氏几何应用没有问题,但在大尺度的宇宙空间,非欧几何作为数学工具,必不可少。非欧几何的诞生,是划时代的进步,推动了人类文明的进程。
没有欧几里得的《几何原本》,就没有数学演绎体系和思想的建立,数学及人类文明的发展会缓慢很多;没有牛顿和莱布尼茨创立的微积分,也就不会有自然科学及应用科学的飞速进步;没有黎曼对高维空间的研究,就没有麦克斯维的电磁学理论,就没有无线电通信技术的问世……
所以说,如果没有数学的飞速发展,人类仍然将在蒙昧的旷野中摸索和徘徊。既然数学如此重要,我们还有什么理由排斥和冷落数学呢。
对于中小学生来说,学好数学太重要了,不仅仅只是为了应付考试,更是为了养成孩子逻辑推理能力。
有的家长说,我的孩子偏科,数学成绩上不去,不知该怎么办。其实,学好数学的关键在于兴趣;其次,掌握正确的学习方法。有了这两大法宝,还怕学不好数吗?
为此,我推荐一套数学课外丛书:《给孩子的数学三书》。这本书的作者是民国时期的一位数学家刘薰宇。他曾说:“我一直在寻找一种方法,让孩子们更好地理解数学里存在的逻辑。”
著名画家丰子恺先生曾为该书作序,诺贝尔物理学奖得主杨振宁先生极力向孩子们推荐此书。
该书一共三册,分别是:1、《马先生谈算学》,以图解法讲述了一百多道四则运算问题,开阔了孩子们的思路和眼界;2、《数学趣味》,寓学于趣,将数学融入到生活中,使冷冰冰的数学鲜活起来,从而激发孩子们的学习兴趣;《数学园地》,则讲述了函数、连续、微积分的推演方法和基本原理,具备初等数学知识的孩子们都可看懂。