學習過初中數學的人都知道,兩條平行線是不可能相交的,首先平行線的定義就是同一平面內兩條不相交的直線。我們的思維一直是如此,如果有人告訴你,兩條平行線其實是可以相交的,只怕所有人都會大呼不可能。歷史上,還真的有一位俄國數學家,窮盡一生證明這個看似瘋狂的理論,有人說他是神經病,但是多年以後,才知道原來他是一位天才。
那是在1826年的俄羅斯喀山,這位叫做羅巴切夫斯基的數學家發表了當時看上去古怪的演講。在那之前,他一直是一位非常有名的數學家,一直到這一次學術會議。在喀山的這次學術會議,有很多俄羅斯的數學家參加,他們都是大佬級人物。
在會議上,羅巴切夫斯基突然提出了這個理論,大家頓時感覺莫名其妙。平行線不可能相交,這似乎已經是毫無疑問的公理了,大家的認知當中向來如此,要說兩條平行線相交,大家無論如何也想像不到。人們驚呆了,冷漠地看著羅巴切夫斯基發表他的看法。會議結束時,大家紛紛否定他的理論,但是要給出書面意見時,大家又感覺到無從反駁,就這樣,一個重要的學術會議結束了,連文稿都沒能保存下來。
羅巴切夫斯基的想法是從何而來的呢?我們知道,幾何學的基礎就是歐幾裡得幾何,它已經是基礎的教學教材,我們現在學習的幾何知識也來源於歐幾裡得幾何創造的框架。其中有五條公設,很多科學家想要用前面四條公設推出第五條,但是由於第五條公設太過於複雜,所以都沒有成功。羅巴切夫斯基也試著挑戰,但是一直沒有進展。
後來他想出來另一條道路:如果直接推導不出結果,那麼歸謬法能不能行得通呢?羅巴切夫斯基試著假設第五條公設不成立,如果推出前面四條與之相矛盾,那就說明第五條是成立的。在證明的過程中,羅巴切夫斯基驚奇地發現,它與前四條根本不矛盾,這就是說,第五條公設即便是被否定的,前面四條也成立,這不就是一個嶄新的幾何體系了嗎?
這在數學界是一個大發現,從公元三世紀以來人們就將歐幾裡得幾何當作唯一真理,而羅巴切夫斯基的發現為大家開展了新的視野。當他興奮地將自己的研究成果告訴更多人時,卻得到了「神經病」的回覆。
沒有人理解她,反而大家都對他冷嘲熱諷。羅巴切夫斯基因為這個新發現到處碰壁,還差點丟了工作。就在他發現這個理論的當年,德國大數學家黎曼誕生了,並且後來他也發現了這個理論。黎曼是天才型數學家,連高斯也對他讚不絕口,不過,黎曼的一生十分貧困,儘管他創建了黎曼幾何學,但是這並不能給他帶來財富,39歲時,這位貧困交加的偉大數學家因病去世。
在他死後50年,愛因斯坦創立了相對論,他指出牛頓觀點的狹隘,並且向世界宣告,相對論描述的才是世界真實的樣子。可惜,愛因斯坦無法用數學工具表達物理中的發現,直到三年後,他從一堆廢舊的紙堆中發現了黎曼的著作,愛因斯坦驚喜地發現,黎曼的理論就是對相對論的完美表達,二者天衣無縫。由此,人們才知道,原來歐幾裡得幾何學並不是幾何學的全部,世界上還有非歐幾何學。
1893年,羅巴切夫斯基已經去世了快四十年,喀山大學才為他建立了偉大的塑像。儘管這份幾年來得太遲了,但是這是世界上第一位被塑像的數學家。他的發現不僅為數學界帶來了新的領域,還在化學、物理等學科上有著重要的意義。
說到這我相信大多數人還是無法理解非歐幾何中為何平行線會相交,其實這主要是因為我們一直都被歐幾裡幾何的慣性思維深深影響,很難跳出來思考,非歐幾何主要是考慮曲率非0的平面,舉個例子,我們地球每條經線和緯線在赤道上都相互垂直,也就是說這些經線都相互平行,但所有的經線都在南北極相交了。
這可能又有人要問,那所有的緯線是不是都平行?可其實在非歐幾何裡,這些緯線它就不在一個平面,這確實有點繞,感興趣的同學可以多查閱資料了解,