有一本教科书已经使用了2000多年,并且仍然是几何学方面的权威著作。它可以被称为历史上最成功的数学教科书。这是约公元前300年欧几里德编纂的“原始几何”。

影响大科学家的最强教科书。

牛顿十几岁时,在剑桥大学附近的书店里买了一本名为《原始几何》的书。起初他认为这本书的内容只是常识,所以他没有认真阅读。1664年4月,牛顿在奖学金考试中落败。然后考官巴罗博士冷冷地对他说,“你的几何基础知识太差,无法努力学习。”

这句话就像是当头一棒,对自视甚高的牛顿是一个打击。结果,牛顿对原始几何做了彻底的阅读和研究。经过一段时间的努力,牛顿终于意识到他对几何的最初理解太肤浅了。学习几何不仅可以提高他的抽象思维能力,而且是对他逻辑思维能力的一次很好的锻炼。

他脚踏实地地研究了《原始几何》,为牛顿后来的科学研究奠定了坚实的基础。后来,牛顿以“原始几何”的推理证明形式写下了“数学原理”。

几何手稿(网络图)

自1482年第一版印刷出版以来,《几何原本》已经发行了1000多种不同的版本,发行量仅次于《圣经》。该书由13卷组成,包括5个“公理”(注1),5个“公设”(注2),23个定义和467个命题。从浅入深,论述了直边形、圆、比例理论、相似形、数、立体几何和“穷竭法”的内容,其中关于“穷竭法”的论述成为现代微分思想的来源。

这本书给了后人很大的启发,从而引出了公理化的演绎结构方法,即著名的“分析方法”、“综合方法”和“反证法”,它们是数学和其他自然科学的严格逻辑模型。

欧几里德首先提出了公理、公设、定义,然后系统地证明了一系列从简单到复杂的命题。他首先用公理、公设和定义证明了第一个命题。然后在此基础上,证明第二个命题,如此类推,证明了大量的命题。出色的论证、缜密的逻辑和严谨的结构令人惊叹。从基本假设到最复杂的结论,分散的数学理论被成功地编织成一个系统。

作为一种逻辑模型,伯特兰·罗素、阿尔弗雷德·怀特海、哥白尼、开普勒、伽利略和牛顿等杰出的科学人物都仔细研究过“几何元素”,都接受了欧几里德推理和证明方法的传统,解释了他们的结论是如何从最初的假设中推导出来的,并使它们成为他们数学知识的基础。

严谨的学术和勤奋的书籍编纂

当阅读这本书时,我们注意到欧几里德“编写”而不是欧几里德“写”。这两者有很大的不同。在这本书里,只有几个定理是他自己创造的。欧几里德成为一名伟大的数学家,因为他总结了自泰勒斯(注3)以来积累的数学知识,即从公元前7世纪的古埃及到公元前4世纪的古希腊在大约400年间几何的发展,并将其组织和系统化,将其汇编成一本书。

拉斐尔名画《雅典学院》中的欧几里德

2000年来,欧洲几何学一直被认为是无可挑剔的严格思想的代表。像他这样的书,欧几里德不仅是一个真正的大学研究员,而且是一个彻头彻尾的直言不讳的人。当时,在欧几里德的推动下,几何成为一个时髦的话题。托勒密国王也想加入。他打电话给欧几里德,问专家,“学几何的捷径是什么?”欧几里德面色凝重,对国王说:“对不起,陛下,不!在学习数学时,每个人都要独立思考,就像种庄稼一样,没有耕耘就没有收获。”

严谨的学术是欧几里德的信条。在他看来,学习是一种实践活动。有一次,一个学生问欧几里德,“老师,学习几何对我有什么好处?”欧几里德想了一会儿,要求仆人给学生一些钱。他冷冷地说,“看来没有钱你学不了几何!”

为了完成《几何元素》的编纂,欧几里德离开了柏拉图学院,到雅典的亚历山大进行了一次长途旅行。数不清的日子里,他收集了以前的数学专著和手稿,咨询了相关学者,还写了一些书。

公元前300年,经过几次草稿,原始几何终于完成了。