非欧几何( 二 )


1868年,意大利数学家贝特拉米发表了一篇著名论文《解释的尝试》,证明可以在欧几里得空间的曲面(例如拟球曲面)上实现 。这就是说,命题可以“翻译”成相应的欧几里得几何命题,如果欧几里得几何没有矛盾,也就自然没有矛盾 。
人们既然承认欧几里是没有矛盾的,所以也就自然承认没有矛盾了 。直到这时,长期无人问津的才开始获得学术界的普遍注意和深入研究,罗巴切夫斯基的独创性研究也就由此得到学术界的高度评价和一致赞美,他本人则被人们赞誉为“几何学中的哥白尼” 。
黎曼几何
欧氏几何与罗氏几何中关于结合公理、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“过直线外一点有且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,不能做直线和已知直线平行”?黎曼几何就回答了这个问题 。
黎曼几何是德国数学家黎曼创立的 。他在1851年所作的一篇论文《论几何学作为基础的假设》中明确的提出另一种几何学的存在,开创了几何学的一片新的广阔领域 。
黎曼几何中的一条基本规定是:在同一平面内任何两条直线都有公共点(交点) 。在黎曼几何学中不承认平行线的存在,它的另一条公设讲:直线可以无限演唱,但总的长度是有限的 。黎曼几何的模型是一个经过适当“改进”的球面 。
近代黎曼几何在广义相对论里得到了重要的应用 。在物理学家爱因斯坦的广义相对论中的空间几何就是黎曼几何 。在广义相对论里,爱因斯坦放弃了关于时空均匀性的观念,他认为时空只是在充分小的空间里以一种近似性而均匀的,但是整个时空却是不均匀的 。在物理学中的这种解释,恰恰是和黎曼几何的观念是相似的 。
此外,黎曼几何在数学中也是一个重要的工具 。它不仅是微分几何的基础,也应用在微分方程、变分法和复变函数论等方面 。
三种几何的关系
欧氏几何、罗氏几何、黎曼几何是三种各有区别的几何 。这三中几何各自所有的命题都构成了一个严密的公理体系,各公理之间满足和谐性、完备性和独立性 。因此这三种几何都是正确的 。
在我们这个不大不小、不远不近的空间里,也就是在我们的日常生活中,欧式几何是适用的;在宇宙空间中或原子核世界,罗氏几何更符合客观实际;在地球表面研究航海、航空等实际问题中,黎曼几何更准确一些 。