歐幾裡得是希臘因《幾何原本》而流傳百世

2020-12-12 如絲歷史

歐幾裡德(Ε'νκλειδη,Euclid of Alexandria),生活在亞歷山大城的歐幾裡得(約前330~約前275)是古希臘最享有盛名的數學家。以其所著的《幾何原本》(簡稱《原本》)聞名於世。《幾何原本》是我國歷史上最早翻譯的西方名著。

歐幾裡得(Euclid)是古希臘著名數學家、歐氏幾何學開創者。歐幾裡得生於雅典,當時雅典就是古希臘文明的中心。濃鬱的文化氣氛深深地感染了歐幾裡得,當他還是個十幾歲的少年時,就迫不及待地想進入「柏拉圖學園」學習。

一天,一群年輕人來到位於雅典城郊外林蔭中的「柏拉圖學園」。只見學園的大門緊閉著,門口掛著一塊木牌,上面寫著:「不懂幾何者,不得入內!」這是當年柏拉圖親自立下的規矩,為的是讓學生們知道他對數學的重視,然而卻把前來求教的年輕人給鬧糊塗了。有人在想,正是因為我不懂數學,才要來這兒求教的呀,如果懂了,還來這兒做什麼?正在人們面面相覷,不知是退、是進的時候,歐幾裡得從人群中走了出來,只見他整了整衣冠,看了看那塊牌子,然後果斷地推開了學園大門,頭也沒有回地走了進去。

「柏拉圖學園」是柏拉圖40歲時創辦的一所以講授數學為主要內容的學校。在學園裡,師生之間的教學完全通過對話的形式進行,因此要求學生具有高度的抽象思維能力。數學,尤其是幾何學,所涉及對象就是普遍而抽象的東西。它們同生活中的實物有關,但是又不來自於這些具體的事物,因此學習幾何被認為是尋求真理的最有效的途徑。柏拉圖甚至聲稱:「上帝就是幾何學家。」這一觀點不僅成為學園的主導思想,而且也為越來越多的希臘民眾所接受。人們都逐漸地喜歡上了數學,歐幾裡德也不例外。

他在有幸進入學園之後,便全身心地沉潛在數學王國裡。他潛心求索,以繼承柏拉圖的學術為奮鬥目標,除此之外,他哪兒也不去,什麼也不幹,熬夜翻閱和研究了柏拉圖的所有著作和手稿,可以說,連柏拉圖的親傳弟子也沒有誰能像他那樣熟悉柏拉圖的學術思想、數學理論。經過對柏拉圖思想的深入探究,他得出結論:圖形是神繪製的,所有一切現象的邏輯規律都體現在圖形之中。因此,對智慧訓練,就應該從圖形為主要研究對象的幾何學開始。他確實領悟到了柏拉圖思想的要旨,並開始沿著柏拉圖當年走過的道路,把幾何學的研究作為自己的主要任務,並最終取得了世人敬仰的成就。

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。在歐幾裡得以前,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。大多數是片段、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。因此,隨著社會經濟的繁榮和發展,特別是隨著農林畜牧業的發展、土地開發和利用的增多,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。歐幾裡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。

他下定決心,要在有生之年完成這一工作。為了完成這一重任,歐幾裡得不辭辛苦,長途跋涉,從愛琴海邊的雅典古城,來到尼羅河流域的埃及新埠—亞歷山大城,為的就是在這座新興的,但文化蘊藏豐富的異域城市實現自己的初衷。在此地的無數個日日夜夜裡,他一邊收集以往的數學專著和手稿,向有關學者請教,一邊試著著書立說,闡明自己對幾何學的理解,哪怕是尚膚淺的理解。經過歐幾裡得忘我的勞動,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——歐幾裡得幾何學,簡稱歐氏幾何。

《幾何原本》是一部集前人思想和歐幾裡得個人創造性於一體的不朽之作。傳到今天的歐幾裡得著作並不多,然而我們卻可以從這部書詳細的寫作筆調中,看出他真實的思想底蘊。

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,歐幾裡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。僅僅從這些卷帙的內容安排上,我們就不難發現,這部書已經基本囊括了幾何學從公元前7世紀的古埃及,一直到公元前4世紀——歐幾裡得生活時期——前後總共400多年的數學發展歷史。這其中,頗有代表性的便是在第1卷到第4卷中,歐幾裡得對直邊形和圓的論述。正是在這幾卷中,他總結和發揮了前人的思維成果,巧妙地論證了畢達哥拉斯定理,也稱「勾股定理」。

即在一直角三角形中,斜邊上的正方形的面積等於兩條直角邊上的兩個正方形的面積之和。他的這一證明,從此確定了勾股定理的正確性並延續了2000多年。《幾何原本》是一部在科學史上千古流芳的巨著。它不僅保存了許多古希臘早期的幾何學理論,而且通過歐幾裡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,創立了歐幾裡得幾何學體系,成為用公理化方法建立起來的數學演繹體系的最早典範。照歐氏幾何學的體系,所有的定理都是從一些確定的、不需證明而礴然為真的基本命題即公理演繹出來的。在這種演繹推理中,對定理的每個證明必須或者以公理為前提,或者以先前就已被證明了的定理為前提,最後做出結論。

這一方法後來成了用以建立任何知識體系的嚴格方式,人們不僅把它應用於數學中,也把它應用於科學,而且也應用於神學甚至哲學和倫理學中,對後世產生了深遠的影響。儘管歐幾裡得的幾何學在差不多2000年間,被奉為嚴格思維的範例,但實際上它並非那麼完美。人們發現,一些被歐幾裡得作為不證自明的公理,卻難以自明,越來越遭到懷疑。比如「第五平行公設」,歐幾裡得在《幾何原本》一書中斷言:「通過已知外一已知點,能做且僅能作一條直線與已知直線平行。」這個結果在普通平面當中尚能夠得到經驗的印證,那麼在無處不在的閉合球面之中(地球就是個大曲面)這個平行公理卻是不成立的。俄國人羅伯切夫斯基和德國人黎曼由此創立了球面幾何學,即非歐幾何學。

此外,歐幾裡得在《幾何原本》中還對完全數做了探究,他通過2^(n?1)·(2^n?1)的表達式發現頭四個完全數的。

當=2:2^1(2^2?1)=6當=3:2^2(2^3?1)=28當=5:2^4(2^5?1)=496當=7:2^6(2^7?1)=8128一個偶數是完全數,若且唯若它具有如下形式:2^(n?1).(2^n?1),此事實的充分性由歐幾裡得證明,而必要性則由歐拉所證明。

其中2^n?1是素數,上面的6和28對應著=2和3的情況。我們只要找到了一個形如2^n?1的素數(即梅森素數),也就知道了一個偶完全數。

儘管沒有發現奇完全數,但是當代數學家奧斯丁·歐爾證明,若有奇完全數,則其形式必然是12+1或36+9的形式,其中p是素數。在10^18以下的自然數中奇完全數是不存在的。

相關焦點

  • 歐幾裡得和他的《幾何原本》
    自成書兩千多年以來,一直流傳至今,經久不衰。它是第一本向人們展示了數學推理,歸納演繹的極致著作。它不僅奠定了幾何學的基礎,也是西方數學和哲學的集大成之作。明朝末期的徐光啟——《幾何原本》傳入中國的首位譯者,在評論該書時說:「此書為益能令學理者祛其浮氣,練其精心;學事者資其定法,發其巧思,故舉世無一人不當學。」
  • 幾何中的聖經:對《幾何原本》解讀
    古希臘不僅誕生了像蘇格拉底,柏拉圖,亞里斯多德這樣的哲學巨匠,也誕生了歐幾裡得,阿波羅尼奧斯,阿基米德這樣的數學大家。他們的著作對人類的文明和科學進步起到了推動作用,影響深遠。前面我們已經了解了阿波羅尼奧斯和阿基米德的著作,它們都曾跟隨歐幾裡得的後輩學習,所以在次不能不提歐幾裡得的著作《幾何原本》。歐幾裡得沉思的圖像體現了一個科學工作者專注的光輝形象。
  • 豆瓣評分9.3的歐幾裡得《幾何原本》精美全新譯本,你值得珍藏
    也許你並未閱讀過歐幾裡得的《幾何原本》一書,但你的思想必定受其影響。毫無疑問,現如今任何知識體系都在借鑑歐幾裡得的公理化思想,即使初高中數學、物理課本也有歐幾裡得的影子。比如:按照現在的定義,直線是無限延長的,而希臘人所說的直線是有限的,因此書中並沒有直接把「直線」譯作「線段」,而是在旁邊做了解釋。2、書中標示出了一些由後人書寫上去的命題與證明,與歐幾裡得原著無關。這樣做是對作者的尊重,也是在向作者致敬,完善一些好玩的新命題。
  • 著寫流傳2300年數學經典,被世人稱為「幾何學之父」——歐幾裡得
    歐幾裡得,有時被稱為亞歷山大裡亞的歐幾裡得,以便區別於墨伽拉的歐幾裡得,希臘化時代的數學家,被稱為「幾何學之父」。他活躍於託勒密一世時期的亞歷山大裡亞,也是亞歷山太學派的成員。他在著作《幾何原本》中提出五大公設,成為歐洲數學的基礎。歐幾裡得也寫過一些關於透視、圓錐曲線、球面幾何學及數論的作品。歐幾裡得幾何被廣泛地認為是數學領域的經典之作。
  • 張卜天《幾何原本》譯後記
    2400年來,它從希臘文先後被譯成阿拉伯文、拉丁文和各種現代語言,無數人對它做過研究。 《幾何原本》的原希臘標題中本無與「幾何」對應的詞,中文的「幾何」二字是1607年利瑪竇(Matteo Ricci,1552-1610)和徐光啟(1562-1633)合譯出版《幾何原本》前六卷時經過認真考量添加的。
  • 數據分析手冊:我們為什麼需要演繹思維,歐幾裡得幾何原本的啟示
    亞里斯多德亞里斯多德的邏輯學可以簡單用他的三段論來介紹:所有希臘人是人。演繹思維雖始於亞里斯多德,卻發揚光大於歐幾裡得。歐幾裡得與《幾何原本》歐幾裡得歐幾裡得(公元前330年—公元前275年),古希臘數學家,歐式幾何學開創者,被稱為「幾何之父」。
  • 歐幾裡得
    歐幾裡得(希臘文:Ευκλειδης ,公元前330年—公元前275年),古希臘數學家。首五個完全數是:628496812833550336(8位) 歐幾裡得算法歐幾裡得算法歐幾裡德算法又稱輾轉相除法,用於計算兩個整數a,b的最大公約數。 幾何原本《幾何原本》是一部集前人思想和歐幾裡得個人創造性於一體的不朽之作。
  • 《幾何原本》:展現數學邏輯與推演的本質
    2400年來,它從希臘文先後被譯成阿拉伯文、拉丁文和各種現代語言,無數人對它做過研究。《幾何原本》的原希臘標題中本無與「幾何」對應的詞,中文的「幾何」二字是1607年利瑪竇(Matteo Ricci,1552-1610)和徐光啟(1562-1633)合譯出版《幾何原本》前六卷時經過認真考量添加的。
  • 吳國平:為什麼說《幾何原本》是數學中的《聖經》
    歐幾裡得深受柏拉圖數學思想,尤其是對幾何學理論系統進行研究後,發現幾何學理論的重要性。加上當時社會經濟比較繁榮,如農林畜牧業的發展、土地開發和利用的增多,更需要人們把幾何學知識加以條理化和系統化,成為一整套知識體系。因此,歐幾裡得在結合前人思想,加上自己在幾何方面的研究,最終創造一本不朽之作:《幾何原本》。為何說這本書是不朽之作呢?
  • 偉大的數學家歐幾裡得
    歐幾裡得(希臘文:Ευκλειδη,公元前330年—公元前275年),古希臘數學家。他活躍於託勒密一世(公元前364年-公元前283年)時期的亞歷山大裡亞。被稱為「幾何之父」,數學巨著《幾何原本》的作者,亦是世界上最偉大的數學家之一。
  • 「數學成就」——《幾何原本》(作者:歐幾裡得)
    今日分享《幾何原本》作者:歐幾裡得《幾何原本》是古希臘數學家歐幾裡得的一部不朽之作,集整個古希臘數學成果和精神於一書。在每一卷內容當中,歐幾裡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,然後由簡到繁地證明它們,而漢語的最早譯本是有義大利傳教士利瑪竇和明代科學家徐光啟於
  • 非歐幾何的創始人——歐幾裡得
    歐幾裡得的《幾何原本》至今仍然是中學平面兒何的基石。《幾何原本》共13卷,第一卷上有35條定義、5條公理和5條公設。這些公理和公設是全書的基石,其他的命題和定理都是這些定義、公理和公設的邏輯推理在五條公設中,前四條都容易驗證如兩點之間可以連一直線。
  • 古希臘數學家幾何之父-歐幾裡得:科學上沒有專供國王行走的捷徑
    歐幾裡得其人其事說來很多人可能不太相信,我們現在所學的大部分的幾何知識都是來源於2200多年前的歐幾裡得的專注《幾何原本》,歐幾裡得是把幾何學系統化,條理化,科學化的第一人。歐幾裡得出生於希臘雅典,可以說是少年得志,30歲的時候就成為了非常有名的學者。他有名到什麼程度呢?他經常是國王的座上賓。他的著作《幾何原本》(又稱《幾何學原理》)被公認為歷史上最成功的的教科書。歐幾裡得的生辰:約公元前330年—公元前275年。
  • 初中幾何與歐氏幾何
    早期階段的幾何知識大都是粗淺、直觀、經驗性和零散的。公元前7世紀左右古希臘時代,埃及的幾何知識傳入希臘,隨後眾多希臘學者不僅發現了許多新的幾何問題,而且開始把邏輯學的思想方法引入幾何研究,對幾何問題進行了一些邏輯推理和證明,但存在的一個很大問題是:缺乏系統性。為此很多希臘學者進行了嘗試和探索,力圖將幾何結論排成一個邏輯鏈條。
  • 從「歐幾裡得」到「幾何」,這門學科經歷了什麼?
    要了解具體經過,還得從徐光啟與義大利傳教士利瑪竇一起翻譯並出版的《幾何原本》說起。▲傳教士利瑪竇《幾何原本》是古希臘數學家歐幾裡得(Euclid)在總結前人成果的基礎上於公元前3世紀編成的。許多學者認為《幾何原本》所代表的邏輯推理方法,再加上科學實驗,是世界近代科學產生和發展的重要前提。換言之,《幾何原本》不單在數學方面具有近代意義,還在思想方法上對近代科學的發展產生重要影響。
  • 生活中無處不在的幾何
    幾何學的英文是Geometry,是從希臘語演變而來的,其原意是土地測量,後被我國數學家徐光啟翻譯成「幾何學」。在四千年前的古埃及,每當尼羅河洪水泛濫,都會把兩岸的土地淹沒。水退後,原本分好的土地就會變得界線不清,需要重新測繪。長此以往,人們積累了許多測量土地的知識,這便形成了幾何學的初步知識。
  • 重新認識《幾何原本》,致那些年白學的幾何(完整版)
    熟悉是因為我們從初中(可能現在小學就有了)就在開始學幾何;陌生是因為很多人雖然學了那麼多年幾何,但是並不知道幾何到底是什麼。他們沒有讀過《幾何原本》,也不知道以《幾何原本》為代表的幾何學範式在科學裡有多重要,這樣就錯失了幾何的精髓。
  • 歐幾裡得平面幾何體系的定義、公設和公理
    這一篇算是一個摘(ban)錄(yun)吧,內容全部來源於歐幾裡得所著《幾何原本》,希望對想要了解這些內容的朋友起到些許幫助,需要的話不妨收藏一下。《幾何原本》封面,圖源:淘寶下面給出歐幾裡得平面幾何體系中所用到的基本公理、公設、定義: ·定義1.1
  • 數學趣味史:歐幾裡得「幾何之父」的名號竟然是這麼得來的?
    歐幾裡得是古希臘乃至世界歷史中最負盛名的數學家之一,歐幾裡得一生的成就將古希臘的數學研究推向了一個新的高度,其研究成果至今在學術界的影響依然十分深遠。並且,歐幾裡得也被如今的很多人尊敬地稱呼其為「幾何之父」那麼你知道歐幾裡得到底是為什麼才讓人們將他尊稱為「幾何之父」的嗎?
  • 贈書 除了微分幾何 黎曼幾何 代數幾何 還學什麼幾何?
    歐幾裡得的出現,寫就《幾何原本》,也是古希臘數學的集大成之作。羅素曾經這樣形容讀《原本》後的感想:「宛如初戀,我從沒想到世上有如此甘美的事物。」理解《原本》價值的人,都經歷過類似的心路歷程:突然意識到自己憑藉著思考,就能在變化複雜的現實世界中,推論出確定的知識,中間沒有任何遲疑、曖昧、模稜兩可的餘地。