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几何学中的哥白尼:罗巴切夫斯基(2) 1826年2月23日,34岁的罗巴切夫斯基在喀山大学宣读了他的论文《几何原理和平行理论的严格证明简述》,提出了他的平行公设的要点,阐明了他所发明的“虚几何学”的原理,由此建立起与欧几里得几何完全不同的几何学,为数学树立了人类思想的一个里程碑,这一天被后人公认为非欧几里得几何学诞生的日子。 罗巴切夫斯基勇敢地指出了欧几里得平行公设的缺点,建立了自己的平行公设,并且提出了大胆的设想:“欧几里得几何并不是惟一可想象出的几何。”之后他又在《喀山大学学报》等刊物上发表论文,进一步对自己的新几何学进行了全面的、系统的叙述,先后得出了其他一系列前后一贯的命题。例如:由直线外的任何点向这条直线作垂线,垂线与平行于这条直线并通过已知点的直线组成的角不等于直角,且小于直角,这样的角叫做平行角,点离已知直线越远,平行角则偏离直角越大;三角形内角和小于两直角,并且当三角形面积越大时,内角和偏离两直角就越大;相似三角形不可能存在,对应角相等的三角形只能是全等三角形,等等。这一系列命题与我们所熟悉的欧几里得几何存在着本质上的差异,正是它们构成了罗巴切夫斯基新的几何学,这是第一种非欧几里得几何学。它是几何学中的一个重要分支,它的创立,打破了2000多年来欧几里得几何一统天下的局面,从根本上革新和拓宽了人们对几何学观念的认识,它首先提出了弯曲的空间,为更广泛的黎曼几何的产生创造了前提,为几何学乃至整个数学及其应用开辟了崭新的途径,并对后来力学、物理学和哲学事业的发展起了巨大的推动作用。 最后需要指出的是,尽管罗巴切夫斯基几何学和欧几里得几何学存在着本质的区别,但它们之间仍然存在联系:欧几里得几何学存在于通常人们的认识范围之内,而罗巴切夫斯基几何学则适用于从微观世界到无穷宇宙的大范围内,它包括了欧几里得几何学。比如,在欧几里得几何学里,认为平行角是直角,而在罗巴切夫斯基几何学里,平行角不一定是直角,它与直角之间有一个偏差,并且这个偏差与点到直线的距离有关,通常情况下这个偏差小得可以忽略不计,这时它得到的结论与欧几里得几何是一致的,只有当距离非常大时,它才会产生不能忽视的偏离,这种非常大的距离往往超越了人们所能想像到的情况,比如,在宇宙的大范围内。由于运用欧几里得几何学比运用罗巴切夫斯基几何学更为简单,所以欧几里得几何学对于人们平时的实用目的尚能保持自己的意义,但是如果为了研究宇宙空间或者微观世界现象的测量问题,那么欧几里得几何学便不再适用,而必须使用罗巴切夫斯基几何学,这样,罗巴切夫斯基几何学就显得是更普遍的几何学,是对欧几里得几何学的完善和发展。 “经典”的挑战者 罗巴切夫斯基提出与欧几里得平行公设相对立的平行公设,由此在数学上做出了重大贡献,这与他在科学中坚持真理、敢于向“经典”挑战的精神是分不开的。其实,在罗巴切夫斯基发现平行公设的:不可证明性和非欧几里得几何原理的同时,匈牙利的鲍耶和德国的高斯也发现了这一点,可是由于种种原因,前者中途退缩,后者望而匪却步,他们都没有将创建非欧几里得几何学的事业进行到底。惟有隧勇敢的罗巴切夫斯基,凭借对真理的执著精神,冲破传统观念的束缚,公开宣布了这一新的学术思想,这使早已接受了欧几里得几何的人们目瞪口呆,无法理解。 任何一个新思想的提出、成长,都不是一帆风顺的,它总是要遭受来自于那些保守势力的嘲笑、攻击,罗巴切夫斯基几何学也不例外。他提出自己的新思想后,经过3年时间的整理,在《喀山大学学报》上发表了《论几何学基础》一书,这一举措立即遭到了科学界保守势力的讥笑和攻击。他们群起而攻之,把这种几何说成是“笑话”,是“对有学问的数学家的讽刺”,是“荒唐透顶的伪科学”。学报送交圣彼得堡科学院后,也被审稿院士轻率地认为,罗巴切夫斯基的论文“不值得科学院去注意”。学者们的强烈指责,使罗巴切夫斯基在几何学中的新思想一时竟成了人们谈论的笑料。除此之外,参与对罗巴切夫斯基嘲笑、围攻的人遍及各阶层、各方面的人士,比如,著名德国诗人歌德就曾在他的《浮士德》中写道:“有几何兮,名为非欧,自己嘲笑,莫名其妙。” 面对来自四面八方的狂风暴雨,罗巴切夫斯基无所畏惧,丝毫没有向舆论屈服,他始终坚信自己的几何学创新思想的正确性和革命性。1842年,罗巴切夫斯基由高斯引荐为哥廷根大学科学协会会员,这使他多少得到了一点安慰,因为高斯这位数学界的泰斗对他的工作给予了理解和支持。 真理是需要时间考验的,罗巴切夫斯基的学术思想在他生前一直没有引起学术界的重视,他一辈子生活在被嘲弄的嘘声中,几乎没有得到过人们对他的赞誉。时代在不断前进,科学在不断发展,20世纪初,相对论诞生了,人们的时空观也随之大变,对此,欧几里得几何表现得束手无策,非欧几何学马上显示出优势来了,成了天体测量和描述广义相对论的有力工具,在宇宙大范围的测量中得到了广泛的应用。至此,人们才深切地感到罗巴切夫斯基创新精神和坚持真理的伟大,是他把几何学推向了一个新的时代,也正是罗巴切夫斯基的这种战斗精神,给他带来了“几何学中的哥白尼”的美誉。 |