在逻辑思维上,科学工作者有没有必要去重读《几何原本》、《自然哲学的数学原理》?

bdqnwqk8个月前问题18

椭圆公设欧几里得《几何原本》、牛顿《自然哲学的数学原理》都是基础研究的工具书,非常重要,必须再看。我们需要在前人研究基础上做归纳分析提出新的思路,用新思路指导创新研究。

公理推演体系《几何原本》成就了牛顿的《自然哲学的数学原理》。牛顿首先假定无穷小的量dx存在,用二项式(x+dx)的n次方,减去x的n次方,得到增量再除以dx,最后设dx为0。这个假设在于最初无穷小的量dx不为零,最后却又让dx等于零。

这里提到的无穷小的量dx它在微积分的规则里,时而参与运算,时而隐形而去。但在严密的数学证明中,无穷小的量成了牛顿终身的梦魇。

由罗巴切夫斯基对“第五公设”的证明衍生出了非欧几何学,使“第五公设”成为了经典未解问题。同时《几何原本》的”庞斯命题”及其逻辑循环的“驴桥”,目前还是难以跨越的数学难关。

也许是这些原因导致了在我国高等教育的学科布局中欧氏无刻度度量方法,鲜为人知,几乎成为了边缘学科,但这不能成为数学基础研究匮乏的理由。

倘若在“代数与图形”结合的应用建模中,针对无穷小的量,就可同欧氏几何规定无刻度的度量建立起联系。涉及到直线的无穷小的量使用公设I.1的线段,曲线的无穷小的量使用公设I.3的圆。然而,牛顿和莱布尼茨发明微积分的广泛应用已扩展到了流形,以致于数学界对微积分基础理论展开论战,最终导致了数学史上的第二次危机。

笛卡尔创立解析几何以来,把自古希腊时代割裂的代数与几何所体现出的“数与形”都重新粘合在一起,同时把圆、椭圆、双曲线、抛物线归为一类曲线。他指出:在几何中,我们只追求推理的准确性,讨论这种曲线就像讨论更简单的曲线一样,都肯定是绝对严格的,不能相信是因为他们不愿意超越那两个公设,①两点间可作一条直线,②绕给定的中心可作一圆过一给定的点。但,他们在讨论圆锥截线时,就毫不犹豫地以任一给定的圆锥用给定的平面去截。

与此同时,笛卡尔想到一条必要的假设,即两条或两条以上的线可以一条随一条地移动,并由它们的交点确定出其他曲线。

基于上述归纳和分析,有理由提出原始设定的椭圆公设,并以椭圆公设所奠定的椭圆图形作为欧氏几何的第五个基础元素,并列在线段、直线、圆、直角之后。