数学纪闻录

第80章 它太过癫狂(1/2)

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2109. 格雷戈里·圣文森特是最厉害的化圆为方研究者,他的研究让他发现了很多真理:他找到了双曲线弧的性质,后来纳皮尔的对数也因此被称为双曲对数。蒙图克拉提到他时,说得既巧妙又实在:从来没有人能凭着这么高的天赋去研究化圆为方,而且除了他的主要目标没实现,其他方面的成就都这么大。——德·摩根,A. 《悖论集锦》(伦敦,1872),第70页。

格雷戈里·圣文森特,乃最杰出之化圆为方研究者,其研究使他发现诸多真理:他找到双曲线弧之性质,后纳皮尔对数因此被称为双曲对数。蒙图克拉言及他,语带巧妙而实在:从未有人凭如此高天赋研化圆为方,且除主要目标未达,其他方面成就斐然。——德·摩根,A.《悖论汇编》(伦敦,1872),七十页。

2110. 我学到几何的时候,知道了有一个命题,几百年来人们一直在找它的证明方法,我就忍不住想试试自己能不能找到。要是我承认直到现在还坚信自己成功了,你大概会觉得我很傻吧。——波尔查诺,伯纳德。《自传》(维也纳,1875),第19页。

吾学几何时,知有一命题,数百年间人皆求其证明,吾不禁欲试己能。若吾坦言至今仍信己成功,君或谓吾愚也。——波尔查诺,伯纳德。

《自传》(维也纳,1875),十九页。

2111. 《平行线理论》

众所周知,要完善这一理论,只需证明以下命题,而欧几里得将其作为公理假定:

命题:若两条直线Ec和db与第三条直线cp所形成的内角EcF和dbc之和小于两个直角,则这两条直线若充分延长,必将相交。

[插图:一幅用于辅助证明的平行线和相交线几何图]

证明:作pcA等于cbd的补角pbd,再作EcF、FcG等角,每一个都等于AcE,这样AcF=2·AcE,AcG=3·AcE,依此类推。那么,无论角AcE有多小,总存在某个数n,使得n·AcE=Ach等于或大于Acp。

再者,取bI、IL等线段,每一段都等于cb,并作IK、Lm等与bd平行,那么图形Acbd、dbIK、KILm等都是全等的,且AcIK=2·Abcd,AcLm=3·Acbd,依此类推。

取AcNo=n·Acbd,其中n与表达式Ach=n·AcE中的n取值相同,那么AcNo必然小于Acp,因为AcNo必须加上oNp才能等于Acp。由此可知,AcNo也小于Ach,取两者的n分之一,可得Acbd小于AcE。

但如果AcE大于Acbd,那么cE和bd必定相交,因为否则的话,AcE就会是Acbd的一部分。

——《数学杂志》,第2卷(1834年),第198页

《平行线论》

盖欲完此论,唯证一义足矣,欧几里得尝以之为公理:

题曰:两线Ec、db与第三线cp所成内角EcF、dbc,其和若小于二直角,则两线延长之,必相交。

[图注:绘平行线与相交线,以辅证]

证曰:作pcA等于cbd之补角pbd,复作EcF、FcG诸角,各等于AcE,使AcF=2·AcE,AcG=3·AcE,余类推。然则无论AcE多微,必有数n,使n·AcE=Ach,或等于Acp,或大于之。

又取bI、IL诸段,各等于cb,作IK、Lm平行于bd,则形Acbd、dbIK、KILm皆全等,且AcIK=2·Abcd,AcLm=3·Acbd,余类推。

取AcNo=n·Acbd,n与Ach=n·AcE之n同,则AcNo必小于Acp,因AcNo必加oNp乃等于Acp。由此知AcNo亦小于Ach,取其n分之一,则Acbd小于AcE。

若AcE大于Acbd,则cE与bd必相交,否则AcE将为Acbd之一部。

——《算学杂志》二卷(1834年),百九十八页

2112. 你确定用欧几里得的方法无法三等分角吗?我不必为尝试此事白费哪怕一小时而懊悔,但我觉得,我们认为这件事做不到,更多是一种直觉、一种感觉,而非有确凿的证明。不过,一个世纪前,高斯用直尺和圆规作出正十七边形,在当时看来,不也几乎是不可能的吗?——汉密尔顿,w. R.

《致德·摩根的信》(1852年)

子果信欧几里得法不能三分角乎?吾未尝以试此而悔掷寸阴,然觉世人谓其不可,多出于直觉,非有确证。昔高斯以规尺作十七边正形,百年前视之,不亦类于不可能乎?——哈密尔顿《与德摩根书》(1852年)

2113. 这些几何悖论案例中,有一个颇为奇特:弗吉尼亚大学的一名学生(我不确定是不是毕业生)声称,几何学家们假定直线没有厚度是错误的。他基于自己的观点出版了一本学校几何学教材,还得到了纽约一位知名教育官员的认可,并且凭借这一点,这本书差点就被纽约的公立学校采纳为教科书。

——纽康姆,西蒙《天文学家回忆录》(波士顿与纽约,1903年),第388页

几何悖论中,有一事甚奇:弗吉尼亚大学一士(未知是否及第),谓几何家假定直线无厚为谬。遂据己说撰《几何学》,得纽约名学官之许,几为纽约官学所采。

——纽康姆《星历家忆录》(波士顿、纽约,1903年),三百八十八页

2114. 直线和圆最显着的区别是什么,又是什么让它们在初等几何中得以明确区分?是它们的自相似性。直线的每一寸都与其他任何一寸重合,圆的每一段弧都与同圆的其他任何一段弧重合。那么,欧几里得的不足在哪里呢?在于他没有引入具有同样性质的第三种曲线——螺旋线。直线、圆、螺旋线——它们分别代表平移、旋转以及两者的结合——本应成为几何学的工具。要是有了螺旋线,我们就绝不会听说三等分角、化圆为方等问题是不可能的了。——德·摩根,A.引自格雷夫斯《w. R. 汉密尔顿爵士生平》第3卷(纽约,1889年),第342页

直线与圆,何者最别?何以于初等几何中分判明晰?盖其自相似也。直线寸寸相契,圆孤段段相合。欧几里得之阙,在未引入第三类曲线——螺线,其性亦同。直线、圆、螺线,各表平移、旋转及二者之合,当为几何之器。若有螺线,必不闻三分角、化圆为方等事之不可也。——德摩根引自《哈密尔顿爵士传》三卷(纽约,1889年),三百四十二页

2115. 唯有疯狂的数学不受束缚,

它太过癫狂,世俗的锁链无法将其捆绑,

时而凝视纯粹的空间,欣喜若狂,

时而绕着圆奔跑,却以为找到了方形。

——蒲柏,亚历山大《愚人志》,第4卷,第31-34行

唯狂算不羁,

疯甚难羁以俗链,

时凝太空目狂喜,

旋绕圆周谓得方。

——蒲柏《愚士篇》四卷,31-34句

2116. 或者,这是不是一个刁钻的想法,想借此获得优势,

让务实的灵魂保持活跃,

就像那珍贵的化学粉末,或是令人困惑的化圆为方问题?

——夸尔斯,菲利普引自德·摩根《悖论集锦》(伦敦,1872年),第436页

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