非欧几里得几何

✍ dations ◷ 2025-02-23 21:35:10 #古典几何学

非欧几里得几何,简称非欧几何,是多个几何形式系统的统称,与欧几里得几何的差别在于第五公设。

古希腊数学家欧几里得的《几何原本》提出了五条公设:

长期以来,数学家们发现第五公设和前四个公设比较起来,显得文字叙述冗长,而且也不那么显而易见。有些数学家还注意到欧几里得在《几何原本》一书中直到第29个命题中才用到,而且以后再也没有使用。也就是说,在《几何原本》中可以不依靠第五公设而推出前28个命题。因此,一些数学家提出,第五公设能不能不作为公设,而作为定理?能不能依靠前四个公设来证明第五公设?这就是几何发展史上最著名的,争论了长达两千多年的关于“平行线理论”的讨论。由于证明第五公设的问题始终得不到解决,人们逐渐怀疑证明的路子走的对不对?第五公设到底能不能证明?

1820年代,俄国喀山大学教授罗巴切夫斯基在证明第五公设的过程中,他走了另一条路子。他提出了一个和欧氏平行公设相矛盾的命题,用它来代替第五公设,然后与欧氏几何的前四个公设结合成一个公理系统,展开一系列的推理。他认为如果这个系统在基础的推理中出现矛盾,就等于证明了第五公设。此即数学中的反证法。但是,在他极为细致深入的推理过程中,得出了一个又一个在直觉上匪夷所思,但在逻辑上毫无矛盾的命题。最后,罗巴切夫斯基得出两个重要的结论:

这种几何学被称为罗巴切夫斯基几何,简称罗氏几何。这是第一个被提出的非欧几何学。从罗氏几何学中,可以得出一个极为重要的、具有普遍意义的结论:逻辑上不矛盾的一些公理都有可能提供一种几何学。

几乎在罗巴切夫斯基创立非欧几何学的同时,匈牙利数学家鲍耶·雅诺什也发现了第五公设不可证明和非欧几何学的存在。鲍耶在研究非欧几何学的过程中也遭到了家庭、社会的冷漠对待。他的父亲——数学家鲍耶·法尔卡什(英语:Farkas Bolyai)认为研究第五公设是耗费精力劳而无功的蠢事,劝他放弃这种研究。但鲍耶·雅诺什坚持为发展新的几何学而辛勤工作。终于在1832年,在他的父亲的一本著作里,以附录的形式发表了研究结果。

高斯也发现第五公设不能证明,并且研究了非欧几何。但是高斯害怕这种理论会遭到当时教会力量的打击和迫害,不敢公开发表自己的研究成果,只是在书信中向自己的朋友表示了自己的看法,也不敢站出来公开支持罗巴切夫斯基、鲍耶他们的新理论。

按几何特性(曲率),现存非欧几何的类型可以概括如下:

这三种几何学,都是常曲率空间中的几何学,分别对应曲率为0、负常数和正常数的情况。

如果完全去掉第五公设,就得到更加一般化的绝对几何(英语:Absolute geometry)。这种几何不仅可以囊括前面提到的三种几何,而且允许空间的不同位置有不同的曲率。黎曼几何是描述任意维数任意弯曲的绝对几何空间的一种微分解析几何学。

一般来讲,非欧几何有广义、狭义、通常意义三个不同含义:

相关

  • 出生体重出生体重指婴儿在诞生之时的身体重量。具有欧洲血统婴儿的平均出生体重是3.5千克(7.7英磅),而正常的范围则为2.5至5千克(5.5至11.0英磅)。南亚和中国血统的婴儿与欧洲婴儿的出生
  • 伏特伏特(英语:volt)是国际单位制中电压的单位,符号V。在一根均匀的、宽度和温度固定的导线上假如有一安培电流流动,那么导线的电阻在一定的距离内将电能转化为热能1瓦(W=1J/s)。这个距
  • 细胞生物细胞(英语:Cell)旧称䏭,是生物体结构和功能的基本单位。它是除了病毒之外所有具有完整生命力的生物的最小单位,也经常被称为生命的积木(病毒仅由DNA/RNA组成,并由蛋白质和脂肪包裹
  • 五月风暴学生工会法国政府五月风暴(法语:Mai 68)是1968年春天法国发生的学生运动。巴黎农泰尔文学院学生于1968年3月22日占领了学校。骚动很快波及巴黎大学。5月2日,巴黎农泰尔文学院的
  • 印度文学印度文学(英语:Indian literature)指1947年之前创作于印度次大陆和印度共和国建立之后的文学。印度共和国共有22种通用的官方语言。 古印度文学的时间划分目前仍存在争议。欧洲
  • TiOsub2/sub二氧化钛,化学式为TiO2,俗称钛白粉,分子大小是奈米级为光触媒,能靠紫外线消毒及杀菌,已经有一些产品问世。 亦可用于化妆品中。 二氧化钛是水反应生成氢气和氧气的催化剂, 二氧化
  • 液氨液氨(NH3)指的是液态的氨气,为工业上氨气的主要储存形式。是一种常用的非水溶剂和致冷剂,也是除了水以外最常用的无机溶剂。不过由于它的挥发性和腐蚀性,液氨在储存和运输时发生
  • 己二酸己二酸又称肥酸,是一种羧酸类有机化合物。它是白色结晶粉末,微溶于水,溶于水中时呈酸性。历史上,己二酸是从油脂氧化法制造。目前商业己二酸是从环己烷经两个氧化步骤大量制造:基
  • 香附香附(学名:Cyperus rotundus),别名莎草、大香附、香头草、土香草、土香(台湾和闽南一带)、水香棱、地藾草,为莎草科的多年生草本植物,茎直立,三棱形,高40厘米;叶近基生出,细长,呈线形,略比
  • 唐娜安娜县唐娜安娜县(英语:Doña Ana County)是美国新墨西哥州南部的一个县,东南邻德克萨斯州,南邻墨西哥,面积9,880平方公里。根据2010年人口普查,本县共有人口209,233人。本县县治和最大城