數學史話之幾何大師歐幾里得

在亞里士多德之後,古希臘的數學家們開始分化了,他們不再精通所有科目,而是專門研究數學的某些分支,從而成為大師,比如我們今天要說的幾何大師歐幾里得。

數學史話之幾何大師歐幾里得

歐幾里得

最早的幾何學興起於公元前7世紀的古埃及,後經古希臘等人傳到古希臘的都城,又借畢達哥拉斯學派系統奠基。在歐幾里得以前,人們已經積累了許多幾何學的知識,然而這些知識當中,存在一個很大的缺點和不足,就是缺乏系統性。大多數是片斷、零碎的知識,公理與公理之間、證明與證明之間並沒有什麼很強的聯繫性,更不要說對公式和定理進行嚴格的邏輯論證和說明。把這些幾何學知識加以條理化和系統化,成為一整套可以自圓其說、前後貫通的知識體系,已經是刻不容緩,成為科學進步的大勢所趨。歐幾里得通過早期對柏拉圖數學思想,尤其是幾何學理論系統而周詳的研究,已敏銳地察覺到了幾何學理論的發展趨勢。

數學史話之幾何大師歐幾里得

巴特農神廟中的幾何學

他下定決心要成為幾何第一人,為了實現這個夢想,他離開雅典,來到了北非的亞歷山大城,因為這裡有深厚的文化蘊藏,經過歐幾里得忘我的勞動,終於在公元前300年結出豐碩的果實,這就是幾經易稿而最終定形的《幾何原本》一書。這是一部傳世之作,幾何學正是有了它,不僅第一次實現了系統化、條理化,而且又孕育出一個全新的研究領域——歐幾里得幾何學,簡稱歐氏幾何。直到今天,他所創作的幾何原本仍然是世界各國學校裡的必修課,從小學到初中、大學、再到現代高等學科都有他所創作的定律、理論和公式應用。

數學史話之幾何大師歐幾里得

幾何原本

《幾何原本》是一部集前人思想和歐幾里得個人創造性於一體的不朽之作。這部書已經基本囊括了幾何學從公元前7世紀到公元前4世紀--歐幾里得生活時期--前後總共400多年的數學發展歷史。

它不僅保存了許多古希臘早期的幾何學理論,而且通過歐幾里得開創性的系統整理和完整闡述,使這些遠古的數學思想發揚光大。它開創了古典數論的研究,在一系列公理、定義、公設的基礎上,創立了歐幾里得幾何學體系,成為用公理化方法建立起來的數學演繹體系的最早典範。全書共分13卷。書中包含了5條"公理"、5條"公設"、23個定義和467個命題。在每一卷內容當中,歐幾里得都採用了與前人完全不同的敘述方式,即先提出公理、公設和定義,然後再由簡到繁地證明它們。這使得全書的論述更加緊湊和明快。而在整部書的內容安排上,也同樣貫徹了他的這種獨具匠心的安排。它由淺到深,從簡至繁,先後論述了直邊形、圓、比例論、相似形、數、立體幾何以及窮竭法等內容。其中有關窮竭法的討論,成為近代微積分思想的來源。

歐幾里得的《幾何原本》對於幾何學、數學和科學的未來發展,對於西方人的整個思維方法都有極大的影響。在西方是僅次於《聖經》而流傳最廣的書籍。《幾何原本》是古希臘數學發展的頂峰。我國在明末由大科學家徐光啟翻譯了前6卷,又在清末由李善蘭翻譯了後9卷。

數學史話之幾何大師歐幾里得

利瑪竇、徐光啟翻譯的幾何原本

另外,歐幾里得還發現了完全數,他通過 2^(n-1)·(2^n-1)的表達式發現頭四個完全數。所謂的完全數是指那些所有的真因子(即除了自身以外的約數)的和,恰好等於它本身的數。第一個完全數是6,第二個完全數是28,第三個完全數是496,後面的完全數還有8128、33550336等等。

歐幾里得最著名的一句話是:在幾何學裡,沒有專為國王鋪設的大道。這句話被每一個科學家視為箴言,在科學麵前,人人都是平等的。


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