4、非歐幾何
非歐幾何有三種不同的含義:狹義的,單指羅氏(羅巴切夫斯基)幾何;廣義的,泛指一切和歐氏(歐幾里得)幾何不同的幾何;通常意義的,指羅氏幾何和黎曼幾何。
歐幾里得的第5公設(平行公設)在數學占有特殊的地位,它與前4條公設相比,性質顯得太復雜了。它在《原本》中第一次應用是在證明第29個定理時,而且此后似乎總是盡量避免使用它。因此人們懷疑第五公設的公理地位,并探索用其它公理來證明它,以使它變?yōu)橐粭l定理。在三千多年的時間中,進行這種探索并有案可查的就達兩千人以上,其中包括許多知名的數學家,但他們都失敗了。
羅巴契夫斯基于1826年,鮑耶于1832年發(fā)表了劃時代的研究結果,開創(chuàng)了非歐幾何。在這種幾何中,他們假設“過不在已知直線上的一點,可以引至少兩條直線平行于已知直線”,用以代替第五公設,同時保留了歐氏幾何的其它公設。
1854年,黎曼推出了另一種非歐幾何。在這種幾何中,他假設“過已知直線外一點,沒有和已知直線平行的直線可引”,用以代替第5公設,同時保留了歐氏幾何的其它公設。1871年,克萊因把這3種幾何:羅巴契夫斯基—鮑耶的、歐幾里得的和黎曼的分別定名為雙曲幾何、拋物幾何和橢圓幾何。
非歐幾何的發(fā)現不僅最終解決了平行公設的問題——平行公設被證明是獨立于歐氏幾何的其它公設的,而且把幾何學從其傳統模型中解放出來,創(chuàng)造了許多不同體系的幾何的道路被打開了。
1854年,黎曼發(fā)表了“關于作為幾何學基礎的假設的講演”。他指出:每種不同的(兩個無限靠近的點的)距離公式決定了最終產生的空間和幾何的性質。1872年,克萊因建立了各種幾何系統按照不同變換群不變量的分類方法。
19世紀以后,幾何空間概念發(fā)展的另一方向,是按照所研究流形的微分幾何原則的分類,每一種幾何都對應著一種定理系統。1899年,希爾伯特發(fā)表了《幾何基礎》一書,提出了完備的幾何公理體系,建立了歐氏幾何的嚴密的基礎,并給出了證明一個公理體系的相容性(無矛盾性)、獨立性和完備性的普遍原則。按照他的觀點,不同的幾何空間乃是從屬于不同幾何公理要求的元素集合。歐氏幾何和非歐幾何,在大量的幾何系統中,只不過是極其特殊的情形罷了。
5、拓撲學
1736年,歐拉發(fā)表論文,討論哥尼斯堡七橋問題。他還提出球面三角形剖分圖形頂點、邊、面之間關系的歐拉公式,這可以說是拓撲學的開端。
龐加萊于1895~1904年建立了拓撲學,采用代數組合的方法研究拓撲性質。他把歐拉公式推廣為歐拉—龐加萊公式,與此有關的理論現在稱為同調理論和同倫理論。以后的拓撲學主要按照龐加萊的設想發(fā)展。
拓撲學開始是幾何學的一個分支,在二十世紀它得到了極大的推廣。1906年,弗雷歇發(fā)表博士論文,把函數作為一個“點”來看,把函數收斂描繪成點的收斂,這就把康托的點集論和分析學的抽象化聯系起來了。他在函數所構成的集合中引入距離的概念,構成距離空間,展開了線性距離空間的理論。在這個基礎上,產生了點集拓撲學。在豪斯道夫的《點集論綱要》一書中,出現了更一般的點集拓撲學的完整想法。第二次世界大戰(zhàn)后,把分析引進拓撲,發(fā)展了微分拓撲。
現在的拓撲學可以粗略地定義為對于連續(xù)性的數學研究。任何事物的集合都能在某種意義上構成拓撲空間,拓撲學的概念和理論已基本完組成為數學的基礎理論之一,滲入到各個分支,并且成功地應用于電磁學和物理學的研究。
非歐幾何有三種不同的含義:狹義的,單指羅氏(羅巴切夫斯基)幾何;廣義的,泛指一切和歐氏(歐幾里得)幾何不同的幾何;通常意義的,指羅氏幾何和黎曼幾何。
歐幾里得的第5公設(平行公設)在數學占有特殊的地位,它與前4條公設相比,性質顯得太復雜了。它在《原本》中第一次應用是在證明第29個定理時,而且此后似乎總是盡量避免使用它。因此人們懷疑第五公設的公理地位,并探索用其它公理來證明它,以使它變?yōu)橐粭l定理。在三千多年的時間中,進行這種探索并有案可查的就達兩千人以上,其中包括許多知名的數學家,但他們都失敗了。
羅巴契夫斯基于1826年,鮑耶于1832年發(fā)表了劃時代的研究結果,開創(chuàng)了非歐幾何。在這種幾何中,他們假設“過不在已知直線上的一點,可以引至少兩條直線平行于已知直線”,用以代替第五公設,同時保留了歐氏幾何的其它公設。
1854年,黎曼推出了另一種非歐幾何。在這種幾何中,他假設“過已知直線外一點,沒有和已知直線平行的直線可引”,用以代替第5公設,同時保留了歐氏幾何的其它公設。1871年,克萊因把這3種幾何:羅巴契夫斯基—鮑耶的、歐幾里得的和黎曼的分別定名為雙曲幾何、拋物幾何和橢圓幾何。
非歐幾何的發(fā)現不僅最終解決了平行公設的問題——平行公設被證明是獨立于歐氏幾何的其它公設的,而且把幾何學從其傳統模型中解放出來,創(chuàng)造了許多不同體系的幾何的道路被打開了。
1854年,黎曼發(fā)表了“關于作為幾何學基礎的假設的講演”。他指出:每種不同的(兩個無限靠近的點的)距離公式決定了最終產生的空間和幾何的性質。1872年,克萊因建立了各種幾何系統按照不同變換群不變量的分類方法。
19世紀以后,幾何空間概念發(fā)展的另一方向,是按照所研究流形的微分幾何原則的分類,每一種幾何都對應著一種定理系統。1899年,希爾伯特發(fā)表了《幾何基礎》一書,提出了完備的幾何公理體系,建立了歐氏幾何的嚴密的基礎,并給出了證明一個公理體系的相容性(無矛盾性)、獨立性和完備性的普遍原則。按照他的觀點,不同的幾何空間乃是從屬于不同幾何公理要求的元素集合。歐氏幾何和非歐幾何,在大量的幾何系統中,只不過是極其特殊的情形罷了。
5、拓撲學
1736年,歐拉發(fā)表論文,討論哥尼斯堡七橋問題。他還提出球面三角形剖分圖形頂點、邊、面之間關系的歐拉公式,這可以說是拓撲學的開端。
龐加萊于1895~1904年建立了拓撲學,采用代數組合的方法研究拓撲性質。他把歐拉公式推廣為歐拉—龐加萊公式,與此有關的理論現在稱為同調理論和同倫理論。以后的拓撲學主要按照龐加萊的設想發(fā)展。
拓撲學開始是幾何學的一個分支,在二十世紀它得到了極大的推廣。1906年,弗雷歇發(fā)表博士論文,把函數作為一個“點”來看,把函數收斂描繪成點的收斂,這就把康托的點集論和分析學的抽象化聯系起來了。他在函數所構成的集合中引入距離的概念,構成距離空間,展開了線性距離空間的理論。在這個基礎上,產生了點集拓撲學。在豪斯道夫的《點集論綱要》一書中,出現了更一般的點集拓撲學的完整想法。第二次世界大戰(zhàn)后,把分析引進拓撲,發(fā)展了微分拓撲。
現在的拓撲學可以粗略地定義為對于連續(xù)性的數學研究。任何事物的集合都能在某種意義上構成拓撲空間,拓撲學的概念和理論已基本完組成為數學的基礎理論之一,滲入到各個分支,并且成功地應用于電磁學和物理學的研究。