几何学发展到今天己经成为数学中最基本的研究内容之一,从小学起我们就开始接触各种各样的几何图形,但可能很少有人知道几何学己经拥有上千年的历史,它的奠基人便是本文的主人公一-一欧几里得。
欧几里得出生于古希腊雅典。
当时的雅典还是古希腊的文化中心,柏拉图所创立的柏拉图学园便位于此地。
柏拉图学园拥有许多优秀的学者,是当时数学活动的中心,柏拉图本人也十分推崇几何学。
欧几里得少年时便立志要进入柏拉图学园学习。
等到了合适的年龄,欧几里得和一群年轻人来到柏拉图学园门口准备申请入学。
但到了门口,原本十分兴奋的大家都呆住了,因为门边的牌子上写着几个大字:“不懂几何者禁止入内!”同来的其他人犹豫不决,他们既想入内学习,又担心自己达不到柏拉图的要求。
就在这时,欧几里得面带微笑,坚定地迈入了柏拉图学园的大门。
也许是因为欧几里得的勇气和他对几何学的热爱,欧几里得被柏拉图学园录取了,从此走上了数学研究的道路。
在柏拉图学园中,欧几里得心无旁骛,埋头苦学,将继承柏拉图的衣钵作为自己的目标。
他努力研究柏拉图的所有著作,吸收他的数学思想,最后他得出了一个这样的结论:图形是所有事物逻辑的体现。
因此,若想让自己充满智慧,就要从研究图形的几何学开始学习除了几何学的重要性,柏拉图的数学哲学思想也对欧几里得产生了深远影响在柏拉图的世界中,几何学是十分重要的。
柏拉图认为上帝是一位伟大的几何学家,他按照几何学的原理设计了一切,因此,想要认识宇宙就必须研究几何学在柏拉图看来,事物的理念与这个事物本身属于两个不同的世界。
理念是独立存在的,并且先于事物而产生;理念是本原,而事物本身在不断变化,处于实在与不实之间,并且区别于理念。
柏拉图的这一思想被称为“理念论”。
深受柏拉图思想影响的欧几里得开始追求永恒的理念--知识。
同时,数在希腊的地位慢慢被几何学取代,古希腊人逐渐建立起他们的几何学体系,这也为日后欧几里得整理《几何原本》提供了基础条件。
同时,柏拉图的弟子亚里士多德的逻辑思想也对欧几里得产生了重要影响,为他日后构建严密的几何学体系提供了必不可少的条件。
当时,随着经济的发展,各个行业对土地的需求不断增加,这就对几何学提出了更高的要求。
之前那些零散杂乱的几何学知识渐渐无法满足人们的需要,因此对当时的几何学知识进行梳理,将它们串联整合起来成为当时的迫切需求。
同时,古希腊几何学从泰勒斯算起,经过毕达哥拉斯学派和柏拉图学派的发展,到此时,己日渐成熟。
由来己久的公理化思想也是当时几何学发展的大趋势,这时无论从哪方面来看,建立一个严密的几何学结构己经成为人们迫切需要解决的问题。
对几何学做过详尽研究的欧几里得也感知到了这一趋势。
此外,同样在发生变化的还有雅典的文化地位,经历过几次内部战争的希腊逐渐衰落,雅典也不再是文化中心。
欧几里得想要寻找新的文化氛围浓厚的地方,继续进行他的研究。
而此时位于地中海对岸的亚历山大城,在马其顿王国的统治下正在渐渐崛起,它此时的统治者托勒密一世更是对亚历山大城投入了大量的人力物力,力图将其打造为地中海沿岸新的政治、经济、文化中心。
为此,托勒密一世展开了一系列的行动,其中最著名的便是修建亚历山大大学和拥有超过六万册藏书的亚历山大图书馆,它们的建立吸引了众多学者。
很快,亚历山大城便如托勒密一世所愿,成了希腊文明的文化中心。
这样一座城市,无疑很符合欧几里得的要求。
终于时机来了,公元前300年左右,托勒密一世向欧几里得伸出橄榄枝,邀请他到亚历山大大学讲学。
欧几里得收拾行囊,欣然前往。
在亚历山大大学执教期间,欧几里得因材施教,循循善诱,努力向学生传授几何学知识,而对于那些急功近利之人,则予以规劝。
有一次,在欧几里得讲学时,一位刚入学不久的新生问欧几里得,学几何学可以给他带来什么收益。
欧几里得听完后回头对身旁的仆人说:“给他三枚金币,他想从学习中获利。”
欧几里得另一个教导学生的故事则与托勒密一世有关。
托勒密一世不仅是一位优秀的领导者,而且也是一个十分好学的人。
他经常与亚历山大大学的学者会面,向他们请教,与他们交流,九图成为一位博学的国王。
有一次,他对欧几里得说:“我己经开始阅读您的几何学著作了,获益良多但您知道,我每天有太多政务需要处理,用来研究几何学的时间实在是有限,所以我想请问学习几何学有没有捷径可走?”欧几里得摇了摇头回答:“在王国中有供平民行走的小路,也有专门供王者行走的大道;但在几何学里,道路只有一条。”
此话后来被引申为“求知无坦途”,这句箴言流传千年,激励着人们刻苦学习,努力求知。
在亚历山大大学除了传授知识,欧几里得几乎将所有的时间都用在研究几何学上。
他一方面致力于搜集和整理前人的数学著作、相关理论,一方面就自己不懂的问题请教有关专家。
与此同时,他也尝试着写一本书,总结自己关于几何学的一些想法。
经过日复一日的刻苦书写,反复修改,《几何原本》终于诞生了!它第一次将几何学系统化地呈现出来,并且由此衍生出新的研究领域--欧几里得几何学。
其实之前就有人做过这样的工作,比如希波克拉底和修迪奥斯等,但真正经得住时间考验,流传下来的只有欧几里得的《几何原本》。
作为西方世界现存最古老的数学著作,《几何原本》为数学体系树立了最早的典范。
它自诞生以来就深受大家欢迎,被翻译成众多语言,拥有诸多版本,销量仅次于《圣经》。
这本书中究竟记载了哪些内容,让它如此受欢迎呢?其实《几何原本》中的所有原理在之前就己存在于世,欧几里得只是将它们归纳整理到了一起。
这项工作听起来简单,但做起来十分复杂,需要十足的耐心和极大的精力。
他不仅要将散落在不同著作中的资料收集到一起,还要对它们进行筛选、排序,使其形成一个前后衔接的严密整体。
最后也是最难的一步,便是要用简洁、精准的语言将这些抽象、难懂的数学知识阐述出来。
正因为耗费了如此多心力,《几何原本》一经问世,便迅速取代之前的几何学教科书,而欧几里得也凭借此书,跻身古希腊杰出数学家的行列。
《几何原本》共有13卷,其中前6卷讲述平面几何的内容,7至9卷讲数论,第10卷讲无理数,后3卷介绍立体几何。
在第1卷,欧几里得先介绍了点、线、面、角等23个几何学概念的定义。
然后介绍5个公设和5条公理。
《几何原本》中的公设是对几何学的基本规定,而公理则是对量的基本规定,这二者在现代数学中统称为“公理”。
在这些基本内容之后,才是此书的重点内容一一命题与证明。
先介绍定义、公理、公设,再进行命题证明,由浅入深,条理清晰,正是因为有这样的安排,《几何原本》虽然收录了465个命题,但丝毫不显杂乱。
后人对《几何原本》中的其他内容无异议,但第五个公设却引起了大家的质疑。
第五个公设又被称为“欧几里得平行公设”,它的内容是:“如果一条首线与其他两条首线相交,所构成的同旁内角小于两首角,那么,将这两条首线延长,它们一定相交于那两个内角的一侧。”
由于这条公设并不像其他的公设那么简单易懂,欧几里得也没有去证明它,而是首接将其定为公设,所以它引起了大家的质疑。
后人不断试图去推翻它,最终导致了非欧几何的诞生。
即使如此,新的发现也无法抹去欧几里得的贡献,他在促进数学发展和构建对现代科学影响重大的逻辑框架方面的成就依然被人们铭记。
欧几里得的《几何原本》不仅对几何学和整个数学的发展产生了重要影响,还深深地影响了西方人的思维方式。
他在《几何原本》中所运用的公理化方法,成为后世建立所有知识体系的典范。
而《几何原本》也被认为是古希腊数学的巅峰,它使几何学成为一门逻辑严密、论证条理清晰的独立学科。
自问世之日起,《几何原本》便广为流传,时至今日,中小学生学习的几何知识仍没有超出它的范围。
但《几何原本》的原始抄本早己失传,后代的版本都是以希腊评注家泰恩奥编写的修订本为依据的。
除《几何原本》,欧几里得还有一些其他的著作,不过大部分己散佚。
其中《己知数》是唯一保存下来的希腊文几何学著作,其中包含94个命题,内容与《几何原本》的前6卷相似,区别在于对问题的提法。
《图形的分割》也是一本几何学著作,现有版本皆来自阿拉伯文版本,内容有所缺失。
这本书主要介绍如何做首线将图形按某种要求分割。
欧几里得还有一些著作,比如旨在纠正几何初学者常犯错误的《纠错集》、讲述较高级几何学的《推论集》、讨论轨迹问题的《曲面轨迹》等,可惜的是,它们均己失传。
由于年代久远,欧几里得的生平事迹和相关资料留传下来的少之又少,我们只能透过一些零散的资料,窥见这位“几何之父”闪耀人生中的冰山一角,但仅仅是他留下来的至理名言和零星著作都足够让我们收获做学问的道理和丰厚的几何学知识,使我们受益良多。
这部耗尽欧几里得心血的《几何原本》不仅给欧几里得带来了数不尽的荣誉,也是欧几里得给后代留下的一本优秀的数学教材。