论非欧几何的诞生
Non-Euclidean geometry又名非欧几里得几何，简称非欧几何。通常意义的非欧几何，就是指罗氏几何和黎曼几何这两种几何。
非欧几何的发展源于2000多年前的古希腊著名数学家欧几里得的《几何原本》，其中的公式五“若一条直线与两直线相交，且若同侧所交两内角之和小于两直角，则两直线无限延长后必相交于该侧的一点。”从古希腊时代开始到19世纪的2000对年来，数学家们始终对这条公设耿耿于怀，试图解决并证明它，但对第五公设既无法正面证明，也无法从反面推出矛盾。从《几何原本》出现到19世纪初非欧几何问世，许多杰出的数学家提出了各种“证明”，然而结果却都是错误的。因为所有这些“证明”中都默认了一条与第五公设相互等价的命题。通俗地说所谓等价是指含义与本质完全一样只是表述的形式不同而已。在长达两千年的漫长岁月中整个数学面貌已经焕然一新。继解析几何和微积分诞生之后，新的数学分支纷纷脱颖而出。无数困难问题得以解决。许多数学家创立了复杂艰深的数学理论。但是人们在看上去极其简单的第五公设问题面前却仍然一筹莫展。大数学家们也不例外。法国数学家达朗贝尔在1759年说。第五公设问题是“几何原理中的家丑”。
18世纪，意大利的萨凯里提出用归谬法试图证明第五公设，萨凯里从四边形开始，如果角A和角B是直角，且AC=BD，容易证明角C等于角D，这样第五公设便等价于角C和角D是直角这个论断。萨凯里还提出了钝角和锐角的假设，但是因为与经验认识违背，但是放弃了最后结论，但是从客观上为非欧几何的创立提供了极有价值的思想方法。其后瑞士数学家兰伯特所作的工作与萨凯里相似，他也考察了一类四边形，其中3个角为直角，而第四个角有三种可能性：锐角，直角，钝角。之后兰贝特否定了钝角假设，也没有轻率地做出锐角假设导致矛盾的结论。他没有像萨开里那样囿于第五公设真实性的顽固想法，而是大胆对第五公设的可证明性提出了怀疑。在他的思想中甚至包含了非欧几何学可以存的想法，这是观念上的一个重要冲破。但他未能对这种几何的现实性提出任何见解。因而也就未能再向前迈出一步。法国数学家勒让德对平行公设问题也很关注，他得到一个重要定理：三角形内角之和不能大于两直角。预示了新几何的诞生。
无论是意大利的萨凯里，瑞士的兰伯特还是德国的萨外卡特，都是非欧几何
的先驱，因为都在孜孜不倦的论证第五公设中取得了突破性的进展。但是非欧几何的创始人是著名的数学家高斯、罗巴切夫斯基，因为他们提出一种新几何并建立其系统。高斯是最早指出欧几里得第五公设独立于其他公设的。1792年，高斯认为应该建立一种逻辑几何学，其中欧几里得的第五公设不成立，1794年高斯发现在他的这种几何中，四边形的面积正比于2个平角与四边形内角和的差，并由此导出三角形的面积不超过一个常数，无论其顶点相距多远，后来他进一步发展了他的新几何，称之为非欧几何。
到了十九世纪二十年代，俄国教授罗巴切夫斯基在证明第五公设的过程中，他用了另一种方法。他提出了一个和欧式平行公理相矛盾的命题，用它来代替第五公设，然后与欧式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的推理中出现矛盾，就等于证明了第五公设。我们知道，这其实就是数学中的反证法。最后，罗巴切夫斯基得出了两个重要结论：一、第五公设不能被证明。二、在新的公理体系中展开的一连串推理，得到了一系列在逻辑上毫无矛盾的新的定理，并形成了新的理论。这个理论是像欧式几何一样的完善的、严密的几何学。这种几何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。
非欧几何中的黎曼几何则是由德国数学家黎曼创立的。欧式几何与罗氏几何中有关于结合公理、顺序公理、连续公理及合同公理都是相同的，只是平行公理不一样。欧式几何讲“过直线外一点有企鹅只有一条直线与已知直线平行”。罗氏几何讲“过直线外一点至少存在两条直线和已知直线平行”。那么是否存在这样的几何“过直线外一点，不能作直线和已知直线平行？”黎曼几何很好的回答了这个问题。黎曼几何的一条基本规定：在同一平面内任何两条直线都有公共点即交点。在黎曼几何中不承认平行线的存在，它的另一条公设讲：直线可以无限延长，但总的长度是有限的，黎曼几何的模型是一份经过适当改进的球面，如爱因斯坦的广义相对论就运用了这一点。
非欧几何的诞生，是自希腊时代以来数学中的一个重大的革新步骤。M.克莱因在评价这一段历史的时候说：“非欧几何的历史以惊人的形式说明数学家受其时代精神影响的程度是那么的厉害，当时萨凯里曾拒绝过欧式几何的奇异定理，并且断定欧式几何是唯一正确的，但在一百年后，高斯、罗巴切夫斯基和波
约满怀信心的接受了新几何。
非欧几何体系是通过逻辑演绎法建立的，它的诞生为数学的发展提供了一种模式，使人们清楚的看清数学可以有自己的逻辑体系存在，从而独立存在。非欧几何的出现打破了欧式几何一统天下的局面，使几何学的观念得到更新，传统欧式几何认为空间是唯一的，而非欧几何的出现打破了这种观念，促使人们对欧式几何乃至整个几何学的基础问题作深入讨论。
其实高斯、波约、罗巴切夫斯基几乎同时发现了非欧几何，但3人对待新几何的态度确实不同的。高斯最早意识到非欧几何，1792年当他15岁时已经有了第五公设不可证和非欧几何的思想萌芽。以后相继得到许多这方面的重要结果。但他却并没有将他的成果公布于众，原因是他不敢向传统几何界达2000多年的欧式几何发起挑战，害怕遭受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，只是在书信中向好友表示了自己的看法，也不敢公开站出来支持罗白垩夫斯基的新理论。波约致力于平行公设的研究，最终发现了新几何，却因为与高斯的某些误会，最终决定让这个成果石沉大海。罗巴切夫斯基在1826年公布了新几何的思想后，由于罗巴切夫斯基的新学说违背了两千多年来的传统思想。动摇了欧氏几何“神圣不可侵犯”的权威基础，同时也违背了人们的“常识”。他的学说一发表，社会上的嘲弄、攻击甚至侮辱、漫骂暴雨般地袭来：科学院拒绝接受他的论文，大主教宣布他的学说是“邪说”。大多数的权威们称罗巴切夫斯基的学说是“伪科学”，是一场“笑话”。即使那些心肠比较好的人最多也只能抱着“对一个错误的怪人的宽容和惋惜态度”。连不少著名的文学家也起来反对这种新的几何，如德国诗人歌德在他的名著《浮十德》中写下了这样的诗句：有几何兮，名曰“非欧”，自己嘲笑，莫名其妙!毛泽东指出：“许多自然科学理论之所以被认为真理，不但在于自然科学家们创立这些学说的时候，而且在于为尔后的科学实践所证明的时候”。非欧几何创立后的几十年间被人不理解、讥笑甚至反对。1868年意大利数学家贝尔物拉米利用当时微分几何的最新研究成果，证明了伪球面上的几何学是罗巴切夫斯基的非欧几何学。伪球面是一种形如喇叭的特殊曲面，具体而又实在。此后非欧几何学的基本思想才开始为人们所理解和接受。特别是到20 世纪上半叶，非欧几何学的空间概念在爱因斯坦的广义相对论中得到应用，以及在天体大范围观测和原子微观领域研究中得到证实后，我们就
不得不承认它是更深刻地反映现实世界空间形式的一种科学真理了。并从此得到进一步的应用和发展。
在创立非欧几何体系的过程中罗巴切夫斯基凭借想象的翅膀腾飞而起，提出了许多令人惊叹具有珍贵价值的科学思想。例如罗巴切夫斯基从他给出的平行角解析式出发，以猜想的形式断言非欧几何是“巨大尺度形式的几何”适合于人宇宙空间范围。为检验非欧几何的真理性他曾根据当时的最新天文观测资料，对尽可能大的天体三角形作了角度计算。算得的结果表明这个角度比观测精度还小，因而无法观测到空间几何的非欧表现。但是罗巴切夫斯基并不认为他的断言遭到了反驳。在他看来“空间是无限延伸的，自然界只给我们的是这样的距离，和这个距离相比甚至我们地球到恒星的距离也是微乎其微的。”他由此设想在以天文尺度为单位的巨大宇宙空间，将出现空间几何性质与欧几里得几何的明显差异。罗巴切夫斯基进而构想微观领域的几何也是非欧式的。他把非欧几何称为“想象几何”并且极富创见性地向他的同代人宣告：“在观测不足的情况下应当凭理智设想，想象几何可适用于被观测到的世界之外以及分子引力范围之内”。此外，罗巴切夫斯基对非欧几何与欧氏几何的内在联系以及非欧几何在数学上的广阔用场也作了深必的预想。他明确指出：“普通几何作为特殊情况包含在想象几何之中，想象几何取无限小线段可变成普通几何。”又指出想象几何“即使在实际测量上还用不上，但它将为几何学在分析学上的应用开辟了一个广阔的新天地。”
只有突破了传统，对权威的迷信，才能充分发挥科学的创造性，只有不畏艰难困苦，勇于为科学献身，才能追求，捍卫超越时代的真理，一般认为高斯、波约、罗巴切夫斯基3人同时发现了新几何，这是人们对历史的公正，但人们更喜欢称新几何为欧式几何，这正是人们对罗巴切夫斯基为科学献身的高度赞扬，也变现了非欧几何是敢于向传统挑战，勇于为科学献身的人类精神的产物。
非欧几何的创立，解放了人类新思想，新见解，新观点不断涌现，也使一直为人们意识到但未曾清楚地认识的区别呈现出来了即数学空间与物理空间的不同，数学家创造几何理论，然后由此决定他们的空间观，这种建立在数学理论基础上的空间观，自然观，一般并不能否定客观世界的存在等内容，它仅仅强调这样一些事实：人们关于空间的判断所获得的一系列结论纯粹是自己的创造。物质世界现实与这种现实的理论，永远是两回事。正因为如此，人们探索知识、建立
理论的认识活动才永远没有尽头，非欧几何的创立使人们认识到数学是人精神的创造物，而不是对客观事物的直接临摹，这样就使数学获得可极大的发展，同时也使数学丧失了对现实的确定性，数学从自然界和科学中解脱出来，继续着它自己的行程。康托曾经说过：数学的本质在于它的自由。很好的验证了非欧几何的诞生。
法国哲学家，数学家彭加莱:非欧几何的发现，是认识论一次革命的根源，简单讲，人们可以说，这一发现已经胜利的打破了那个为传统逻辑所要求的，束缚住任何理论的两难论题即科学的原理要么是必然真理，要么是断言的真理。我们在理论评判中，放弃了非此即彼的评判，爱因斯坦曾说过：这种非此即彼的评判是不正确的，这些评判家，数学家的评判无疑是非欧几何创立后，其对思想，理论建立，特别是对认识论有最为直接的影响；更进一步的近代的理论和技术的进步均离不开它的内在影响，像相对论的产生，特别是对时空的进一步认识，集合论，现代分析基础，数理逻辑，量子力学等学科的建立与发展均可以看成是非欧几何的直接结果，非欧几何的创立所产生的震荡至今余波未消。
非欧几何的诞生对在教学中训练学生的创新思维也有很大的启示。如罗巴切夫斯基刚开始也是循着前人的思路，试图给出第五公设的证明，在仅存下来的他的学生听课笔记中，就记载着他在1816年—1817学年在几何教学中给出的几个证明。，但他很快就意识到证明是错误的。前人和自己的失败从反面启迪了他，使他大胆思索问题的相反提法：可能根本就不存在第五公设的证明。于是，他便调转思路，着手寻求第五公设的解答。罗巴切夫斯基正式沿着这个途径，在试证第五公设不可证的过程中发现了一个新的几何世界的。“学起于思，思源于怀、疑”，我们在探索知识的思维过程中总是从问题开始，又在解决问题中得到发展，教师不仅要善于设问，还要激发学生质疑问难，教学中，要鼓励学生在学习过程中碰到的问题提出来并和同学讨论，让学生存在一个充分表现得机会，先对不同问题提供一种思路来解决，之后提出个别条件的变化，要求用心的了思路来解决，以打破原来的思维定势，使思维灵活而富有创造性。
在数学史乃至整个科学史中，很少有一个分支能像非欧几何一样对人类认识史发生如此直接的影响。它的创立，不仅决定了近百年来数学许多领域的发展。而且对现代人文学、宇宙学、物理学的进步以及人类时空观念的变革都产生深远
影响。正如伟大的物理学家爱因斯坦所指出的：“已经有大量的根据可以说：从非欧几何发展起来的思想是极富有成效的”。
非欧几何的诞生及其给我们的启示 摘要： 非欧几何的创立是数学史上最光辉的篇章，也是人类历史上一次伟大的思想解放的典范，它不仅带来了数学思想的深刻变革，也使人们的思想发生了极大的变化，使人们对真理、时空等一系列重大的哲学问题有了新的认识，对人类文化的发展产生了非同寻常的影响。数学史上，非欧几何占有特殊的地位．以非欧几何的发明过程为基本线索，探讨了其对数学学科本身、人类文化、哲学思想的影响；对数学科研者、数学教育工作者及高校学生的启示． 关键词： 非欧几何；罗巴切夫斯基几何；黎曼几何；几何原本； 1 非欧几何的发展史 1.1 问题的提出 非欧几何的发展源于2 000 多年前的古希腊数学家的欧几里得的《几何原本》．其中公设五是欧几里得自己提出的，它的内容是“若一条直线与两直线相交，且若同侧所交两内角之和小于两直角，则两直线无限延长后必相交于该侧的一点”．这一公设引起了广泛的讨论，因为它不如其他公理、公设那样简明，欧几里得本人也不满意这条公设，他在证完了所有不需要平行公设的定理后才使用它，怀疑它可能不是一个独立的公设，或许能用其它公设或公理代替．从古希腊时代开始到19 世纪的2000 多年来数学家们始终对这条公设耿耿于怀，孜孜不倦的试图解决这个问题．数学家们主要沿2 条研究途径前进：一条途径是寻找一条更为自明的命题代替平行公设；另一条途径是试图从其他9 条公理、公设推导出平行公设来．沿第一条途径找到的第五公设最简单的表述是1795 年苏格兰数学家普雷菲尔（J.Playfair 1748-1819）给出的：“过
直线外一点，有且只有一条直线与原直线平行”也就是我们今天中学课本里使用的平行公理．但实际上古希腊数学家普罗克鲁斯在公元5 世纪就陈述过它．然而问题是，所有这些替代公设并不比原来的第五公设更好接受，更“自然”．历史上第一个证明第五公设的重大尝试是古希腊天文学家托勒玫（Ptolemy，约公元150 年）做出的，后来普罗克鲁斯指出托勒玫的“证明”无意中假定了过直线外一点只能作一条直线与已知直线平行，这就是上面提到的普雷菲尔公设． 1.2 问题的解决 1.2.1 非欧几何的萌芽 沿第二条途径论证第五公设的工作在18 世纪取得突破性进展．首先是意大利人萨凯里（Saccharin 1667-1733）提出用归谬法证明第五公设，萨凯里从四边形ABCD 开始，如果角A 和角B 是直角，且AC=BD，容易证明角C等于角D．这样第五公设便等价于角C 和角D 是直角这个论断．萨凯里提出另2 个假设：(1)钝角假设：角C 和角D 都是钝角；(2)锐角假设：角C 和角D 都是锐角．最后在锐角假设下，萨凯里导出了一系列结果，因为与经验认识违背，使他放弃了最后结论．但是从客观上为非欧几何的创立提供了极有价值的思想方法，开辟了一条不同于前人的新途径．其后瑞士数学家兰伯特（Lambert1728-1777）所做的工作与萨凯里相似．他也考察了一类四边形，其中3 个角为直角，而第5 个角有3 种可能性：直角、钝角和锐角．他同样在锐角假设下得到“三角形的面积取决于其内角和；三角形的面积正比于平角与内角和的差．他认为只要一组假设相互没有矛盾，就提供了一种几何的可能．著名的法国数学家勒让德（A.M.Legendar1752-1833）对平行公设问题也十分关注，他得到的一个重要定理：“三角形内角之和不能大于两直角”．这预示着可能存在着一种新几何．19 世纪初，德国人萨外卡特（schweikart 1780-1859）使这种思想更加明朗化．他通过对“星形几何”的研究，指出：“存在两类几何：狭义的几何（欧氏几何）星形几何．在后一个里面，三角形有一个特点，就是三角形内角之和不等于两直角”．
几何学基础简介 Lex Li 几何原本简介 古希腊大数学家欧几里德是与他的巨著——《几何原本》一起名垂千古的。这本书是世界上最著名、最完整而且流传最广的数学著作，也是欧几里德最有价值的一部著作。欧几里德把人们公认的一些事实列成定义和公理，以形式逻辑的方法，用这些定义和公理来研究各种几何图形的性质，从而建立了一套从公理、定义出发，论证命题得到定理得几何学论证方法，形成了一个严密的逻辑体系——几何学。而这本书，也就成了欧式几何的奠基之作。 作为基础的五条公理和公设 五条公理 1.等于同量的量彼此相等； 2.等量加等量，其和相等； 3.等量减等量，其差相等； 4.彼此能重合的物体是全等的； 5.整体大于部分。 五条公设 1.过两点能作且只能作一直线； 2.线段(有限直线)可以无限地延长； 3.以任一点为圆心,任意长为半径,可作一圆； 4.凡是直角都相等； 5.同平面内一条直线和另外两条直线相交，若在直线同侧的两个内角之和小于180°，则这两条直线经无限延长后在这一侧一定相交。 《几何原本》的主要内容 欧几里得的《几何原本》共有十三卷。 目录 第一卷几何基础 第二卷几何与代数 第三卷圆与角 第四卷圆与正多边形 第五卷比例
第六卷相似 第七卷数论（一） 第八卷数论（二） 第九卷数论（三） 第十卷无理量 第十一卷立体几何 第十二卷立体的测量 第十三卷建正多面体 各卷简介 第一卷：几何基础。重点内容有三角形全等的条件，三角形边和角的大小关系，平行线理论，三角形和多角形等积（面积相等）的条件，第一卷最后两个命题是毕达哥拉斯定理的正逆定理； 第二卷：几何与代数。讲如何把三角形变成等积的正方形；其中12、13命题相当于余弦定理。 第三卷：本卷阐述圆，弦，切线，割线，圆心角，圆周角的一些定理。 第四卷：讨论圆内接和外切多边形的做法和性质； 第五卷：讨论比例理论，多数是继承自欧多克斯的比例理论,被认为是"最重要的数学杰作之一" 第六卷：讲相似多边形理论，并以此阐述了比例的性质。 第五、第七、第八、第九、第十卷：讲述比例和算术的理论；第十卷是篇幅最大的一卷，主要讨论无理量（与给定的量不可通约的量），其中第一命题是极限思想的雏形。 第十一卷、十二、十三卷：最后讲述立体几何的内容. 从这些内容可以看出，目前属于中学课程里的初等几何的主要内容已经完全包含在《几何原本》里了。因此长期以来，人们都认为《几何原本》是两千多年来传播几何知识的标准教科书。 《几何原本》的意义和影响 在几何学发展的历史中，欧几里得的《几何原本》起了重大的历史作用。这种作用归结到一点，就是提出了几何学的“根据”和它的逻辑结构的问题。在他写的《几何原本》中，就是用逻辑的链子由此及彼的展开全部几何学，这项工作，前人未曾作到。《几何原本》的诞生，标志着几何学已成为一个有着比较严密的理论系统和科学方法的学科。 论证方法上的影响 关于几何论证的方法，欧几里得提出了分析法、综合法和归谬法。所谓分析法就是先假设所要求的已经得到了，分析这时候成立的条件，由此达到证明的步骤；综合法是从以前证明过的事实开始，逐步的导出要证明的事项；归谬法是在保留命题的假设下，否定结论，从结论的反面出发，由此导出和已证明过的事实相矛盾或和已知条件相矛盾的结果，从而证实原来命题的结论是正确的，也称作反证法。
非欧几里得几何学的创始人：黎曼 非欧几里得几何学的创始人——[德国]黎曼(1826～1866)德国有名的数学家希尔伯特在老年时曾被人问到一个有趣的问题：“假定你去世后一两千年能复活，您会做什么呢?”希尔伯特毫不犹豫且满脸认真地回答道：“我会先问‘黎曼猜想’是否已经解决了?”原来他在1900年时就把这问题列为20世纪数学家所面对的一个重要难题如果他死能复活，当然关心的是这个问题是否解决了? 在此，读者一定会自然而然地想到所谓“黎曼猜想”的作者正是本文的主人翁——黎曼。 数学奇才 格奥尔格?弗里德里希?伯恩哈德?黎曼(Gcorg Ffiedrich Bernhard№e㈣)是德国数学家。1826年9月17日他出生在德国汉诺威的一个叫布雷斯伦茨的小村庄，父亲伯恩哈德?黎曼是当地的牧师。他家人口够，全家共有6个小孩，他排行第二。黎曼天资聪明，为人友善，深得父母的喜爱。 5岁时，他对历史表现出了强烈的兴趣，常常因沉迷于古代战争故事而难以自拔。对于非正义的事他嫉恶如仇，对于被压抑的民族，他常常抱以深切的同情，他特别同情波兰人被外国侵略者统治的命运。一年之后，他的兴趣逐渐转移，他开始学习算术，算术给这个敏感的孩子提供了一些不太困难的东西去细想。从此，他天生的数学才能开始表现出来，他不但解决了别人留给他的所有题目，甚至还常出一
些困难的题目去考他的兄弟姐妹。有个故事足可以证明他的数学天赋。据黎曼中学时的数学老师回忆说：“黎曼在16岁时曾经向我借数学书看，并且很谦虚地说希望有一本不太容易看懂的书。我对他说只要你喜欢，书架上的书任你挑选，结果他选了法国数学家勒让德的《数论》。这是一本长达859页、难度非常大的大四开本书。我对黎曼说：‘试试，看你能读懂里面多少东西。’6天后，他把书送回来了。我问他读懂了多少?他竟回答说：‘这本书写得非常奇妙，我已全部懂了。’此后，黎曼就再也没有看这本书了。在后来的‘数论’毕业考试中老师拿勒让德那本书里的一些问题来考黎曼，出乎老师的意料，他的回答是那样的精彩，好像他是特意读了那本书准备考试一样。数论对他是那样有特别的吸引力，后来，黎曼又读了勒让德写的其他几何书，并从几何书中选了许多题目来做。这说明，还在中学时代，黎曼就已显示出他是一个数学天才了，他具有很强的数学直观能力及抽象思维能力。” 1846年黎曼进入哥廷根大学研读哲学和神学。实际上，神学并非他的兴趣所在。他只是为了让他的父亲高兴，想尽快得到一个有报酬的工作，以便在经济上支援家庭，才选择了神学。然而，他的心思仍然扑在数学上，他丢不开斯特恩的方程论和定积分，高斯的最小二乘法及戈尔德斯米特的地磁学。黎曼的父亲不忍心看他学得那么辛苦，最终还是让他选择了数学专业。
非欧几何简介 欧氏几何与球面几何的区别与联系 比较球面上的几何图形与平面上的几何图形的性质，我们可以总结出以下显著的差别，见表6-1： 表6-1 球面上的几何图形与平面上的几何图形的性质差异 ，其中A、B、C 为单位球面上三角形的三个内角（弧度 制） 通过上面的比较，我们看到，球面上的几何是与平面几何不同的一种几何理论。平面几何最早由希腊数学家欧几里德（Euclid，公元前300年左右）整理成
系统的理论。他的不朽之作《几何原本》不仅包含了平面几何，也包含了立体几何。为了纪念他对人类做出的伟大贡献，后来就把这种几何称为欧氏几何。球面上的几何是与欧氏几何不同的几何，所以叫做非欧几何。 球面上的几何与欧氏几何有不相同之处，但他们之间也有一些共同特征，见表6-2。 表6-2 球面上的几何与欧氏几何的共同特征 两种几何的这些相同之处，说明它们之间应该有某种内在的联系。 首先分析一下球面三角形的面积公式 把这个公式改写成 这个等式的左端称为球面三角形的角超，它反映出球面上的几何与平面几何的差距。在平面几何中三角形三内角之和等于，角超等于零。在球面上的几何中角超大于零。 不难看出当球面半径R无限增大时，球面逐渐趋向于平面，越来越小， 即三角形的角超越来越小，球面三角形逐渐趋向于平面三角形，球面几何的性质逐渐接近于平面几何的性质。所以我们可以说： 当球面半径趋向于无穷大时，球面上的几何以平面几何为极限。 因为地球的半径非常大，当我们研究的范围相对于地球半径很小时，三角形的角超就一定很小。因此，可以用平面几何的知识来代替球面几何知识，所产生的误差很小。 另一种非欧几何 通过前一小节的分析，我们发现三角形的三个内角之和的大小，在很大程度上反映了平面欧氏几何与球面几何的差别。当三角形的三个内角之和等于时，就是欧氏几何，当三角形的三个内角之和大于时，就反映出球面几何的主要特征。 有没有三角形三个内角之和小于的几何呢？ 我们简单回顾一段几何发展史。在十七世纪以前，人们认为只有一种几何，就是欧氏几何，它是一切科学的基础。但是到了十七、十八世纪，数学家在对几何理论的基础进行深入研究时，首先把注意力集中在“平行公理”上。
欧几里得几何与非欧几何 摘要：欧几里得的《几何原本》奠定了几何学发展的基础, 随着逻辑推理的理论发展, 非欧几何在艰难中产生发展起来；其中少不了欧几里得、罗巴切夫斯基与黎曼在几何学上的巨大贡献，且两者几何学之间存在着严密的辩证关系。 关键词：欧几里得几何、几何原本、非欧几何、辩证关系 欧氏几何是人类创立的第一个完整的严密的(相对而言) 科学体系。它于公元前三世纪由古希腊数学家欧几里得完成，后来经历了两千多年的发展，对科学和哲学的影响是极其深远的。十九世纪二十年代，几何学发展史上出现了新的转折点，德国数学家高斯、匈牙利数学家亚·鲍耶和俄国数学家罗巴切夫斯基分别在1824年、1825年1826年各自独立地创立了非欧几何，其中以罗巴切夫斯基所发表的内容最完善，因此取名为罗氏几何学。1854年，德国数学家黎曼创立了黎曼几何。十九世纪末，德国数学家阂可夫斯基发展了黎曼几何，创立了四维空时几何学。1915年，爱因斯坦利用非欧几何——四维空间几何学作为工具创立了广义相对论, 不久广义相对论连同非欧几何为天文观察等科学实践所证实。从此，人们确认非欧几何是人类发现的伟大的自然科学真理。 一、欧几里得几何的发展 （一）古希腊前期几何学的发展为欧几里得几何的产生奠定了基础 在欧几里得时代以前，数学家与学者们就已经获得许多几何方面的成果，但大多数是零星的，有的对部分内容也作过一些整理加工，但不系统。面对前人留下的材料以及一些证明方法，欧几里得认真进行了总结、提练、筛选，以及分析、综合、归纳、演绎，集前人工作之大成，系统整理加工成巨著《几何原本》，所以说古希腊前期的几何学的发展为欧几里得几何的产生奠定了基础。 最早研究几何的一批人是爱奥尼亚学派，它的创始人是泰勒斯，据传他曾用一根已知长度的杆子，通过同时测量竿影和金字塔影之长，求出了金字塔的高度。人也把数学之成为抽象理论和有些定理演绎证明归功于他，如圆被直径二等分，等腰三角形两底角相等，两直线相交对顶角相等，两角及夹边对应相等的两个三角形全等，内接于半圆的角是直角等的论证。 对几何从经验上升到理论作出重要贡献的有毕达哥拉斯学派。他们注意研究抽象的数学概念，尤其对整数的性质有出色的研究。雅典的巧辩学派以著名的三等分任意角、化圆为方和倍立方三大难题为其研究中心。 柏拉图是那个时代影响最大的哲学家。柏拉图及其后继者把数学概念看作抽象图。柏拉图说数学概念不依赖于经验而自有其实在性。它们只能为人所发现，并非为人所发明或塑造。他是第一个把严密推理法则加以系统化的人，希腊人最早坚持数学里必须用演绎推理作求证的唯一方法，并使数学有别于所有其他知识领域或研究领域。柏拉图学派的最重要发现是圆锥曲线。还对不可公度量作过一些研究。这些都为欧几里得的研究开辟了道路。 欧多克斯是古希腊时代最大的数学家，他在数学上的第一个大贡献是关于比
麦克斯韦方程组▽-----乐天10518 关于热力学的方程，详见“麦克斯韦关系式”。麦克斯韦方程组（英语：Maxwell's equations）是英国物理学家麦克斯韦在19世纪建立的描述电磁场的基本方程组。它含有四个方程，不仅分别描述了电场和磁场的行为，也描述了它们之间的关系。 麦克斯韦方程组Maxwell's equations 麦克斯韦方程组是英国物理学家麦克斯韦在19世纪建立的描述电场与的四个基 本方程。 方程组的微分形式，通常称为麦克斯韦方程。在方程组中，电场和磁场已经成 为一个不可分割的整体。该方程组系统而完整地概括了电磁场的基本规律，并预言了 电磁波的存在。 麦克斯韦提出的涡旋电场和假说的核心思想是：变化的磁场可以激发涡旋电场， 变化的电场可以激发涡旋磁场；电场和磁场不是彼此孤立的，它们相互联系、相互激 发组成一个统一的电磁场。麦克斯韦进一步将电场和磁场的所有规律综合起来，建立 了完整的体系。这个电磁场理论体系的核心就是麦克斯韦方程组。 麦克斯韦方程组在中的地位，如同牛顿运动定律在力学中的地位一样。以麦克斯韦方 程组为核心的电磁理论，是经典物理学最引以自豪的成就之一。它所揭示出的的完美 统一，为物理学家树立了这样一种信念：物质的各种相互作用在更高层次上应该是统 一的。另外，这个理论被广泛地应用到技术领域。 [] 历史背景
1845年，关于电磁现象的三个最基本的实验定律：库仑定律（1785年），安培—毕奥—萨伐尔定律（1820年），法拉第定律（1831-1845年）已被总结出来，法拉第的“电力线”和“磁力线”概念已发展成“电磁场概念”。 概念的产生，也有麦克斯韦的一份功劳，这是当时物理学中一个伟大的创举，因为正是场概念的出现，使当时许多物理学家得以从牛顿“超距观念”的束缚中摆脱出来，普遍地接受了电磁作用和引力作用都是“近距作用”的思想。 1855年至1865年，麦克斯韦在全面地审视了、—毕奥—萨伐尔定律和法拉第定律的基础上，把数学分析方法带进了电磁学的研究领域，由此导致麦克斯韦电磁理论的诞生。 [] 积分形式 麦克斯韦方程组的积分形式： 麦克斯韦方程组的积分形式: 这是1873年前后，麦克斯韦提出的表述电磁场普遍规律的四个方程。 （1）描述了电场的性质。在一般情况下，电场可以是库仑电场也可以是变化磁场激发的感应电场，而感应电场是涡旋场，它的电位移线是闭合的，对封闭曲面的通量无贡献。 （2）描述了磁场的性质。磁场可以由传导电流激发，也可以由变化电场的位移电流所激发，它们的磁场都是涡旋场，磁感应线都是闭合线，对封闭曲面的通量无贡献。 （3）描述了变化的磁场激发电场的规律。 （4）描述了变化的电场激发磁场的规律。 变化场与稳恒场的关系： 当 时， 方程组就还原为静电场和稳恒磁场的方程：
浅谈数学史与数学 内容提要： 数学的很多方法是有辩证性的，比如具体与抽象；演绎与归纳；发现与证明；分析与综合；这些方法之间有联系又有区别。数学是人类最古老的科学知识之一，它主要是研究现实生活中数与数、形与形，以及数与形之间相互关系的一门学科。他们发展也经历的很多的坎坷，在磨砺中他也得以不断的成长。说到数学美，人们自然会联想到令人心驰神往的优美而和谐的黄金分割；雄伟壮丽的科学宫殿的欧几里得平面几何；数学皇冠上的明珠“哥德巴赫猜想”……。数学的一种文化表现形式，就是把数学溶入语言之中。在数学的发展中，形成许多哲学的观点，有以罗素为代表的逻辑主义，以布劳威尔为代表的直觉主义，以希尔伯特为代表的形式主义三大学派。 关键字： 数学方法数学发展三次数学危机数学美数学与哲学 浅谈数学史与数学文化 经济管理学院经济0901李迎 一、情深意浓——学习数学的心得和感想 从小就对数学有着浓厚的兴趣，数学能给我带来一直奇妙的神奇的感觉，而学习数学更是让我学到很多东西。在思维上，逻辑的严谨，和思考的妙趣，是其他学科不能给我的。在求学的态度上，数学教给我的是脚踏实地。对数学的感觉有时不能用语言来描述，我相信很多和我一样喜欢数学的都对数学有着奇妙的感情。当同学表示学数学的枯燥时我很不能理解，在我看来数学是最实在，有趣味的，他就像是一个老朋友，等着去解读。 汉克尔曾说数学科学的特点是：高度的抽象性，体系的严谨性，应用的广泛性，发展的延续性。我懂得数学的高深，想来我没有足够的能力去深入的解读去体味，因而高考没有选数学专业。现在又有一次机会让我可以接触数学，领悟数学和数学家的神奇，美妙，毫不犹豫的选了数学文化，对数学的很多感受现在可以通过这次机会表达一二。 二、智慧展现——数学方法和数学思想 数学方法和数学思想将数学的智慧和魅力展现得淋漓尽致，这些凝聚了数学家们智慧的知识不是几句话就能说明白。数学的方法是贯穿了整个数学，也是学习数学的基础。在此我将我所学到的和我心中所想的一些数学方法和思想写出略表我对数学的解读。 数学的很多方法是有辩证性的，比如具体与抽象；演绎与归纳；发现与证明；分析与综合；这些方法之间有联系又有区别。 （一）、具体与抽象 具体是社会实践，是客观存在的东西，因为数学是源于社会实践的。同时数学是一种利用自身已有的概念、定理、公设，借助已知的相互关系，通过推理、计算而获得新发现的学科。数学的概念是抽象的，数学的方法也是抽象的。爱因斯坦相对论的发现恰恰是借助于数学的方法论路径去实现的，如果没有非欧几何人类可能还要在牛顿的时空观中走过许多年才能寻找到相对论。数学方法的抽象是借助数学概念、公理、定理、公设等，把所有涉及研究对象的概念以及研究对
《数学史概论》读书报告 数学源自于人类早期的生产活动，早期古希腊、古巴比伦、古埃及、古印度及中国古代都对数学有所研究。数学是研究数量、结构、变化以及空间模型等概念的一门学科。通过抽象化和逻辑推理的运用，由计数、计算、量度和对物体形状及运动的观察中产生。数学的基本要素是：逻辑和直观、分析和推理、共性和个性。以下对李文林著《数学史概论》作一个读后的总结。 一、《数学史概论》简介及其特点 《数学史概论（第2版）》以重大数学思想的发展为主线，阐述了从远古到现代数学的历史。书中对古代希腊和东方数学有精炼的介绍和恰当的分析；同时充分论述了文艺复兴以来近现代数学的演进与变革，尤其是20世纪数学的概观，内容新颖。《数学史概论（第2版）》中西合炉，将中国数学放在世界数学的背景中述说，更具客观性与启发性。《数学史概论（第2版）》脉络分明，重点突出，并注意引用生动的史实和丰富的图片。 本书共分十五章，其中第一章“数学的起源与早期发展”介绍了人类在蒙昧时期由于生产生活的需要，逐渐形成了数与形的概念，从最早的手指计数到石头计数，再到结绳计数直到距今大约五千多年前，出现了书写计数以及相应的计数系统。在灿烂的“河谷文明”中，重点介绍了埃及数学和美索不达米亚数学。第二章“古代希腊数学”，介绍了雅典时期和亚历山大时期的数学，其中重点对数学家泰勒斯、毕达哥拉斯、欧几里得、阿基米德及阿波罗尼奥斯及其成就作了详尽的介绍。第三章“中世纪的中国数学”，从古代著作《世本》中提到的黄帝使“隶首作算数”，殷商甲骨文中使用的完整的十进制计数，到两汉时期、魏晋南北朝时期以及宋元时期达到了发展的高潮。介绍的著作主要有《周髀算经》，《九章算术》，《算经十书》，介绍了刘徽的“割圆术”和他在面积、体积公式推证的成就，祖冲之父子推算“圆周率”，在推导几何图形体积公式时提出了“出入相补”及“祖氏原理”；第四章“印度与阿拉伯的数学”；第五章“近代数学的兴起”，讲述了中世纪的欧洲，从代数学、三角学、透视学、射影几何等方面的发展向近代数学的过渡，以至解析几何的诞生；第六章“微积分的创立”，分别介绍了牛顿和莱布尼茨从不同的角度提出的微积分原理；第七章“分析时代”；第八章至第十章，分别以代数、几何、分析这三大领域的变革为主要线索，介绍了19世纪数学的发展；第十一章至十三章是“20世纪数学概观”，分别介绍了纯粹数学的主要趋势、空前发展的应用数学、现代数学成果十例；第十四章“数学与社会”，第十五章“中国现代数学的开拓”。 本书有以下几个特点：1、与同类书相比，有着最大的空间跨度和时间跨度，从上古的巴比伦、希腊、中国、印度、阿拉伯世界，到中世纪的欧洲，以至20世纪的近代数学、当代数学，遍及世界各地对于数学的贡献地位与影响，都有中肯的评论。2、本书不仅对史实有详尽而忠实的介绍，而且兼有史评史论的作用，更有精辟的历史观。例如作者认为古希腊的数学是一种论证数学，而说中国的古代数学，在南北朝三国时期，也进入到论证数学，刘徽即为其杰出代表之一。至于中世纪欧洲数学的崛起，微积分的创立以及近代数学的诞生史，对于它们的历史背景与社会根源，作者都有敏锐的评论。作者对整个数学的发展有着明确的数学史观。3、本书不仅对数学家和他们的学术成就作了概括的介绍，而且对于一些重要成就，不惜花费篇幅，作了较详细的忠实于原始创造的说明。例如阿基米德对于球体积与抛物线弓形面积的计算，刘徽对于 的计算原理和方法，牛顿与莱布尼茨关于微积分的发现过程，以至较近代如康托关于非可数集合的发现等等，都作了较详细的介绍。这让读者不仅可以了解历史的发展，而且还能深入体会数学大师们原始创造的艰苦历程与来龙去脉。4、本书除了数学家们的传统故事外，还介绍了许多有趣的奇闻轶事。 二、对数学的认识有了进一步的提高
非欧几何的诞生及其给我们的启示 摘要：数学史上，非欧几何占有特殊的地位．以非欧几何的发明过程为基本线索，探讨了其对数学学 科本身、人类文化、哲学思想的影响；对数学科研者、数学教育工作者及高校学生的启示． 关键词：非欧几何；罗巴切夫斯基几何；黎曼几何 1 非欧几何的发展史 1.1 问题的提出 非欧几何的发展源于2 000 多年前的古希腊数学家的欧几里得的《几何原本》．其中公设五是欧几里得自己提出的，它的内容是“若一条直线与两直线相交，且若同侧所交两内角之和小于两直角，则两直线无限延长后必相交于该侧的一点”．这一公设引起了广泛的讨论，因为它不如其他公理、公设那样简明，欧几里得本人也不满意这条公设，他在证完了所有不需要平行公设的定理后才使用它，怀疑它可能不是一个独立的公设，或许能用其它公设或公理代替．从古希腊时代开始到19 世纪的2000 多年来数学家们始终对这条公设耿耿于怀，孜孜不倦的试图解决这个问题．数学家们主要沿2 条研究途径前进：一条途径是寻找一条更为自明的命题代替平行公设；另一条途径是试图从其他9 条公理、公设推导出平行公设来．沿第一条途径找到的第五公设最简单的表述是1795 年苏格兰数学家普雷菲尔（J.Playfair 1748-1819）给出的：“过直线外一点，有且只有一条直线与原直线平行”也就是我们今天中学课本里使用的平行公理．但实际上古希腊数学家普罗克鲁斯在公元5 世纪就陈述过它．然而问题是，所有这些替代公设并不比原来的第五公设更好接受，更“自然”．历史上第一个证明第五公设的重大尝试是古希腊天文学家托勒玫（Ptolemy，约公元150 年）做出的，后来普罗克鲁斯指出托勒玫的“证明”无意中假定了过直线外一点只能作一条直线与已知直线平行，这就是上面提到的普雷菲 尔公设． 1.2 问题的解决 1.2.1 非欧几何的萌芽 沿第二条途径论证第五公设的工作在18 世纪取得突破性进展．首先是意大利人萨凯里（Saccharin 1667-1733）提出用归谬法证明第五公设，萨凯里从四边形ABCD
第20卷,第3期 科学技术与辩证法Vol.20 No.3 2003年6月 Science,Technology and Dialectics J un.,2003 非欧几何发展中的若干认识论问题 冯 进 (常熟高等专科学校数学系,江苏常熟215500) 摘 要:非欧几何在数学史上具有重要而特殊的地位.本文从认识论的角度,论述非欧几何发展中第一次遇到的数学对象的存在性、数学理论的相容性、数学体系的和谐性以及数学结论的真理性等问题,从中折射出它对数学发展的巨大推动作用。 关键词:非欧几何;认识论;存在性;相容性;和谐性;真理性 中图分类号:N033;N09 文献标识码:A 文章编号:1003-5680(2003)03-0057-06 19世纪30年代非欧几何的诞生,标志着长达两千多年的关于欧氏几何第五公设问题探索取得了突破性进展,对现代数学及相对论的发展具有极其重大的推动作用。非欧几何思想的发展有众多论著专门论述,它在数学史及科学史上的意义几乎是其他数学知识所无法相比的,对此,美国著名数学史家M?克莱因这样评述:“在19世纪所有复杂的技术创造中间,最深刻的一个,非Euclid几何学,在技术上是最简单的,这个创造引起数学的一些重要新分支,但它的最重要的影响是迫使数学家们从根本上改变对数学的性质的理解,以及它和物质世界的关系的理解,并引出关于数学基础的许多问题,这些问题在20世纪仍然在进行着争论。”[1]数学知识的增长,包括数学概念的提出、数学命题的证明、数学理论的建立等,是数学发展的重要表现,同时,也是人们对数学的不断理解与认识的过程;反之,对数学的深入理解,以及对数学思想的透彻认识,同样也推动着数学的发展,有时甚至会产生革命性的变革。非欧几何的诞生正是具有这种意义,甚至“在整个思想史中,从来没有发生过具有如此强烈影响的事件”[2]。本文着重于认识的角度,从数学对象的存在性、数学理论的相容性、数学体系的和谐性、数学结论的真理性四个方面,论述非欧几何对数学发展的这种双重影响。这四个方面,是非欧几何产生后引起的数学上,更重要的是认识上的问题,也是有史以来(至19世纪初)数学界第一次遇到的关于数学的全新的认识论问题。 一 第五公设问题探索:二千年努力引来 对数学及其性质看法的本质变化 经典数学几乎都是以现实世界为基本模型,数学结论总体上直接反映了客观事物的基本性质与运动规则,大量的生产、生活、天文观察实践,以及对这些实践的理性思考,使古代数学家确信宇宙万物是由数字构成的,甚至幻想整个世界就是数学,从毕达哥拉斯提出“万物皆数”,到柏拉图的“理念世界”,以及中世纪后的“上帝按数学方式设计宇宙”,无一不是将数学作为是自然的本质。 坚持“自然的数学设计”信念的原因来自两大方面,一是古希腊人创立的逻辑推理方法,以及由此而产生的严谨的欧氏几何体系。逻辑思维方法的创立是古希腊人对人类文明的最大贡献,欧氏几何不仅是理性思维的经典蓝本,且它的不证自明的公理、及由此推出的一系列让人不得不接受的结论,为数学设计构建了坚实的基础;二是18世纪以前几乎所有的科学实践都佐证了“自然的数学设计”。毕达哥拉斯时代就已经精确地知道弦发出的声音与弦长的关系;开普勒坚信上帝按某个简单、优美的数学方案设计了世界,他的行星运动三定律将哥白尼的理论作了最大简化,准确地描述了行星运动规律;牛顿的万有引力及力学三定律则将数学设计的信念推崇之极点,他为自己的工作能揭示无所不在的上帝之秘密而倍感欣慰。所有这些实践,事实上都是以欧氏几何为基本空间框架构建的。因此,二千多年来的理性思维活动、科学研究实践以及传统习惯感受,都把欧几里得体系当作神圣不可侵犯的“圣书”,以至于“神明”之士宁愿对着欧几里得定理发誓,而不愿对着“圣经”发誓。几乎所有的人都深信:欧氏几何就是真理。 然而,由于欧氏几何是建立在直观自明的公理基础上的,其“自明性”要求与古希腊人追求理性的一贯”天性”,使 【收稿日期】 2002-08-08 【作者简介】 冯 进(1958-),男,江苏常熟人,常熟高等专科学校数学系副教授,从事数学教育、数学思想史的学习与研究。 75
关于欧氏几何的第5公设及非欧几何 谢裕华秦敏雁施培成 摘要：本文综述了由欧氏几何到非欧几何的发展历史；评述了非欧几何的思想及其伟大意义；论述了欧氏几何，罗氏几何，黎曼几何的对立统一关系。比较了三种几何的主要特征及适用范围。 关键词：第五公设，欧氏几何，罗氏几何，黎曼几何。 一、关于Euclid的《Elements》 欧几里得的《几何原本》早已失传，现存的有： 1、公元四世纪末（400年左右）泰恩（Thon）的《原本》修订本。 2、18世纪在梵蒂冈图书馆发现的一个第十世纪的《原本》希腊文手抄本，可能比泰恩本更早些。 3、现代版本最早的是1482在威尼斯印刷的，依据泰恩修订本的版本。 4、现在看到的各种版本（一千多种版本）均非欧几里得手稿的传本，而是依据后人的修订本，注释本，翻译本重新整理出来的。 5、1794年法国数学家勒让德（A.M.Legendre,1752-1833）为使《几何原本》更便于教和学，曾对《原本》作了较大的修改，如删去了《原本》中的非几何部分内容，并将几何部分重新整理和编写。把“命题”中的定理和问题加以明确区分，还把第5公设换为与它等价的平行公理；“过直线外一点，有而且只有一条直线与原直线平行”等等，编成了《新欧几里得几何原本》。于是自19世纪开始，初等几何课本一般都是以此为兰本的改编本。 6、中国最早的汉译本是1607年（明万历35年丁未）意大利传教士利玛窦（Matteo Ricci,1552-1610）和徐光启（1562－1633）的合译本（前6卷），称之为“明译本”底本系德国人的拉丁文本15卷。
二百五十年之后，1857年，后9卷由英人伟烈亚 （A.Wylie,1815-1887）和李善兰（1811－1882）合译，称之为“清译本”底本是英文版第15卷。 由于它们均系文言，并且名词，术语和现代有很大的差异，不易看懂，故现代新译本于1990年由陕西科技出版社出版。 二、关于第5公设 古希腊对于数学的最杰出的贡献就是“根据公理体系来建立数学”的观念，即：一个合乎逻辑的学科，应当是由一组原始定义和原始命题（公设，公理）出发，通过演绎推理导出这一学科的其他所有命题。所以《原本》是一部在定义，公设和公理的基础上，按演绎推理方法建立起来的命题系统。 《原本》第1卷有首先给出了23个定义，如： 点是没有部分的；线是没有宽度的长度，……等等。此外，还有平面，直角，垂直……等定义。 定义之后是5个公设： 1）从任一点到任一别的点（可）引一直线； 2）有限直线（可）循直线延长； 3）以任一点为中心，任意长为半径（可）做一圆； 4）开直角都相等； 5）若一直线与另外两直线相交，且在同侧二内角（同旁内角）之和小于二直角。则这两直线无限延长后相交于该侧的一点。 五个定理： 1）等于同一量的量彼此相等； 2）等量加等量其和相等； 3）等量减等量其差相等； 4）互相重合的量彼此相等； 5）整体大于部分。
第一讲数学科学前沿简介 第一讲数学科学前沿简介 一、20世纪数学研究的简单回顾 记者：林先生，您好。首先我们非常感谢您在百忙之中抽出时间接受这次访谈，为全国中小学教师介绍有关数学学科前沿的一些基本情况。科学研究跨入了新世纪的门槛，我们看到，各门学科一方面在回顾学科发展历程，另一方面也在展望本学科的发展前景。您从1956年进入中科院正式从事数学研究工作，到现在已经将近半个世纪，在这半个世纪里，您一直奋斗在数学研究的前沿。您能根据您这么多年对数学的研究，回顾一下20世纪数学的发展历程，在这个历程中，数学研究有哪些重大进展和重大成就？ 林群：据您所说的，站在数学内部看，上个世纪的数学必须归结到1900年8月6日，在巴黎召开的第二届国际数学家大会代表会议上，38岁的德国数学家希尔伯特(Hilbert, 1862--1943)所发表的题为《数学问题》的著名讲演。他根据过去特别是十九世纪数学研究的成果和发展趋势，提出了23个最重要的数学问题。这23个问题通称希尔伯特问题。这一演说成为世界数学史发展的里程碑，为20世纪的数学发展揭开了光辉的一页。在这23个问题中，头6个问题与数学基础有关，其他17个问题涉及数论、不定积分、二次型理论、不变式理论、微分方程、变分学等领域。 到了1905年，爱因斯坦创立了狭义相对论（事实上，有两位数学家，庞加莱和洛伦兹也已经走到了相对论的门口），1907年，他发现狭义相对论应用于物理学的其他领域都很成功，唯独不能应用于万有引力问题。为了解决这个矛盾，爱因斯坦转入了广义相对论的研究，并很快确立了“广义相对论”和“等效理论”，但数学上碰到的困难使他多年进展不大。大约在1911年前后，爱因斯坦终于发现了引力场和空间的几何性质有关，是时空弯曲的结果。因此爱因斯坦应用的数学工具是非欧几何。1915年，爱因斯坦终于用黎曼几何的框架，以及张量分析的语言完成了广义相对论。 还有您讲的德国女数学家诺特（Emmy Noether 1882~1935）发表的论文《Idealtheorie in Ringbereiche（环中的理想论）》标志着抽象代数现代化开端。她教会我们用最简单、最经济、最一般的概念和术语去进行思考：如同态、理想、算子环等等。
世界十大数学家简介 1.亚历山大里亚的欧几里得（：Ευκλειδη，约公元前330年—前275年），，被称为“几何之父”。他活跃于（前323年－前283年）时期的亚历山大里亚，他最着名的着作《》是的基础，提出五大公设，发展，被广泛的认为是历史上最成功的教科书。欧几里得也写了一些关于、、及的作品。 2.刘徽（生于公元２５０年左右）山东人，中国古代伟大的数学家。他的杰作《九章算术注》和《海岛算经》是我国最宝贵的数学遗产。刘徽是世界上最早提出十进小数概念的人，他正确地提出了正负数的概念及其加减运算的规则。提出了“割圆术”，并用“割圆术”求出圆周率π为 3.14。刘徽在割园术中提出的“割之弥细，所失弥少，割之又割以至于不可割，则与园合体而无所失矣”被视为中国古代极限观念的佳作。 3.秦九韶（公元1202－1261），字道古，人。秦九韶与、、并称。 宋淳祜四至七年（1244至1247），他在为母亲守孝时，把长期积累的数学知识和研究所得加以编辑，写成了闻名的巨着《数书九章》，并创造了“”。这不仅在当时处于世界领先地位，在近代数学和现代电子计算设计中，也起到了重要作用，被称为“中国剩余定 理”。他所论的“正负开方术”，被称为“秦九韶程序”。现在，世界各国从小学、中学到大学的数学课程，几乎都接触到他的定理、定律和解题原则。秦九韶在数学方面的研究成果，比英国数学家取得的成果要早800多年。 4.勒奈·笛卡尔（Rene Descartes）,1596年3月31日生于城。笛卡尔是伟大的家、物理学家、数学家、生理学家。笛卡尔最杰出的成就是在数学发展上创立了解析几何学。在笛卡儿时代，代数还是一个比较新的学科，几何学的思维还在数学家的头脑中占有统治地位。笛卡儿致力于代数和几何联系起来的研究，于1637年，在创立了坐标系后，成功地创立了解析几何学。他的这一成就为的创立奠定了基础。解析几何直到现在仍是重要的数学方法之一。 5.费马(Pierre de Fermat，1601～1665）法国着名数学家，被誉为“之王”。他是解析几何的发明者之一；对于微积分诞生的贡献仅次于艾萨克·牛顿、戈特弗里德·威廉·凡·莱布尼茨，概率论的主要创始人，以及独承17世纪数论天地的人。 6.戈特弗里德·威廉·凡·莱布尼茨（Gottfriend Wilhelm von Leibniz，1646年7月1日～1716年11月14日）最重要的家、家、家、历史学家和家，一位举世罕见的科学天才，和（1643年1月4日—1727年3月31日）同为的创建人。他博览群书，涉猎百科，对丰富人类的科学知识宝库做出了不可磨灭的贡献。 7. （Leonhard Euler，1707-1783），1707年出生在的城。18世纪最优秀的，也是历史上最伟大的数学家之一，被称为“分析的化身”。 欧拉的结果分散在数学的各个领域里，几乎在数学每个领域都可以看见欧拉的名字，以欧拉命名的定理、公式、函数等不计其数，其中有：欧拉、欧拉、欧拉、欧拉、欧拉
论非欧几何的诞生 Non-Euclidean geometry又名非欧几里得几何，简称非欧几何。通常意义的非欧几何，就是指罗氏几何和黎曼几何这两种几何。 非欧几何的发展源于2000多年前的古希腊著名数学家欧几里得的《几何原本》，其中的公式五“若一条直线与两直线相交，且若同侧所交两内角之和小于两直角，则两直线无限延长后必相交于该侧的一点。”从古希腊时代开始到19世纪的2000对年来，数学家们始终对这条公设耿耿于怀，试图解决并证明它，但对第五公设既无法正面证明，也无法从反面推出矛盾。从《几何原本》出现到19世纪初非欧几何问世，许多杰出的数学家提出了各种“证明”，然而结果却都是错误的。因为所有这些“证明”中都默认了一条与第五公设相互等价的命题。通俗地说所谓等价是指含义与本质完全一样只是表述的形式不同而已。在长达两千年的漫长岁月中整个数学面貌已经焕然一新。继解析几何和微积分诞生之后，新的数学分支纷纷脱颖而出。无数困难问题得以解决。许多数学家创立了复杂艰深的数学理论。但是人们在看上去极其简单的第五公设问题面前却仍然一筹莫展。大数学家们也不例外。法国数学家达朗贝尔在1759年说。第五公设问题是“几何原理中的家丑”。 18世纪，意大利的萨凯里提出用归谬法试图证明第五公设，萨凯里从四边形开始，如果角A和角B是直角，且AC=BD，容易证明角C等于角D，这样第五公设便等价于角C和角D是直角这个论断。萨凯里还提出了钝角和锐角的假设，但是因为与经验认识违背，但是放弃了最后结论，但是从客观上为非欧几何的创立提供了极有价值的思想方法。其后瑞士数学家兰伯特所作的工作与萨凯里相似，他也考察了一类四边形，其中3个角为直角，而第四个角有三种可能性：锐角，直角，钝角。之后兰贝特否定了钝角假设，也没有轻率地做出锐角假设导致矛盾的结论。他没有像萨开里那样囿于第五公设真实性的顽固想法，而是大胆对第五公设的可证明性提出了怀疑。在他的思想中甚至包含了非欧几何学可以存的想法，这是观念上的一个重要冲破。但他未能对这种几何的现实性提出任何见解。因而也就未能再向前迈出一步。法国数学家勒让德对平行公设问题也很关注，他得到一个重要定理：三角形内角之和不能大于两直角。预示了新几何的诞生。 无论是意大利的萨凯里，瑞士的兰伯特还是德国的萨外卡特，都是非欧几何
三角形内角和一定等于180°吗？ ——非欧几何学的发现 假如有人问你：“三角形内角和等于多少？”你肯定会不假思索地告诉他：“180°！”假如那个人说不是180°，那么你可能会认为他无知。 其实，“三角形内角和等于180°”只是欧几里得几何学中的一个定理。也就是说，在欧几里得几何学里，一个三角形的内角和等于180°，但如果不是在欧几里得几何学这个范围内，一个三角形的内角和就不一定等于180°！例如，赤道、0度经线和90度经线相交构成一个“三角形”，这个“三角形”的三个角都应该是90°，它们的和就是270°！你感到奇怪吗？你知道除了欧几里得几何（欧氏几何）学外，还有其他几何学吗？这些几何学称为非欧（欧几里得）几何学。 第一个被提出的非欧几何学是罗氏（罗巴切夫斯基）几何学。 长期以来，数学家们发现欧几里得《几何原本》的第五公设“若一直线与两直线相交，且同侧所交两内角之和小于两直角，则两直线无限延长后必相交于该侧的一点”（现在几何书上的平行公理就是由此而来）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》一书中直到第二十九个命题中才用到第五公设，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二十八个命题。 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得对不对？第五公设到底能不能证明？
到了十九世纪20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走了另一条路。他提出了一个和欧氏平行公理相矛盾的命题“过直线外一点，至少可以作两条直线和已知直线不相交”，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为基础的推理中出现矛盾，就等于证明了第五公设。我们知道，这其实就是数学中的反证法。 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： 第一，第五公设不能被证明。 第二，在新的公理系统中展开的一连串推理，得到了一系列在逻辑上无矛盾的新的定理，并形成了新的理论体系。这个理论体系像欧氏几何学的理论体系一样是完善的、严密的。 这种几何学被称为罗巴切夫斯基几何学，简称罗氏几何学。 罗氏几何学的公理系统和欧氏几何学不同的地方仅仅是把欧氏几何学平行公理“过直线外一点，能并且只能作一条直线平行于已知直线”用“过直线外一点，至少可以作两条直线和这条直线平行”来代替，其他公理基本相同。由于平行公理不同，经过演绎推理却引出了一连串和欧氏几何学内容不同的新的几何命题。 凡是不涉及到平行公理的几何命题，在欧氏几何学中如果是正确的，在罗氏几何学中也同样是正确的。在欧氏几何学中，凡涉及到平行公理的命题，在罗氏几何学中都不成立，他们都相应地含有新的意义。下面举几个例子加以说明： 欧氏几何 罗氏几何 同一直线的垂线和斜线相交。 垂直于同一直线的两条直线互相平行。 存在相似的多边形。 过不在同一直线上的三点可以作且只能作一个圆。 同一直线的垂线和斜线不一定相交。 垂直于同一直线的两条直线，当两端延长的时候，离散到无穷。 不存在相似的多边形。 过不在同一直线上的三点，不一定能作一个圆。