2006-06-13 00:13:08夏途島

世界是平的?

很久以前,人們就已互相在爭辯地球的方圓.

擅長航海的希臘人發現,當我們眺望遠方進港的船隻,首先會看到船帆最上端的旗子,如果地球是平的,照理講,映入眼簾的應該一開始就是整艘帆船,聰明的希臘人甚至由這個小小的線索推論出地球表面的曲度,進而推算出地球的大小.

不過,不可否認的是埃及人教導了希臘人如何計算.每年泛濫的尼羅河使埃及人特別注重泛濫後田地的重新丈量,這樣的丈量漸漸發展成一套學問,這門學問經過希臘的先賢們引進之後,自然被叫做”田土測量”(geometry),這就是幾何學的由來.傳說中,希臘第一聖哲泰利斯正是最早證明所有直角都相等,以及三角和等於兩個直角的人.

在傳自埃及人的這套幾何學裏,承襲了埃及人的世界觀,由一片平原向四周無窮延伸至世界的盡頭,畫兩條平行線可以一直平行下去,這個信念就是後來著名的歐氏幾何第五公設.

事實上,如果我們在地球表面畫兩條平行線,最終我們會發現平行線會相交,因為地球並不是平的,簡單設想,通過格林威治畫一條經線,然後隔一段距離,譬如,我們畫一條通過巴黎的經線,這兩條經線都在每一條緯線夾直角,所以從歐氏幾何的觀點看,這兩條經線是一直平行著的,依第五公設,它們永不相交,可是,實際上,它們卻既在北極,又在南極互相交叉而過.

歐氏幾何學之所以有時又稱為平面幾何學,其原因正在於此,它是設基在無窮平面的世界裏,但這種說法還不夠嚴謹,因為歐幾里德確實也談論到立体的幾何學,只是這種立体是從歐氏的平面幾何延伸出來的.

相對而言,討論彎曲的地球表面也成立了另一套幾何,這種幾何學並不承認第五公設,也就是兩條平行線永不相交.並且隨著討論的曲面不同,又分為雙曲面幾何,橢圓幾何等等,這些就是一般統稱的非歐幾何.

讓我們回頭來思考一下,如果,古代的希臘人籍由船帆察覺到地球的表面其實是圓的,也就是說從二維的角度來看,我們知道除了承認平行公設的歐氏平面幾何以外,還有種種別的幾何存在,那麼同樣承認平行公設的歐氏立体幾何之外,是否有別的立体幾何呢?

今天,我們知道這種立体幾何(或者說超立体)是存在的,而愛因斯坦的廣義相對論正是建立在這種四維的閔可夫斯基空間裏,所謂重力是空間的扭曲,這類看似玄之又玄的語言,也只有在這種幾何裏,才能得到正確的闡明,並且,我們也知道了,不只在表面上,地球不是平的,連宇宙的每一個維度看,我們都知道它不是平的.
任我行 2006-06-23 11:23:18

看了。

中途島 2006-06-14 01:56:03

最重要的是,在球面幾何裏,緯線並不是直線(第五公設的精確說法是:過一直線A外點,做一平行直線B,此直線A與直線B永不相交),經線卻是直線,所謂直線的定義是兩點的最短距離,在球面上,只有大圓線符合這個定義,曲面上的直線有一專有名詞,即所謂測地線.

光明頂 2006-06-14 00:13:24

緯線是平行的, 而且沒有相交.

版主回應
沒錯,所以事情比我們所想像的複雜,取消第五公設,並不表示,在新的幾何裏,平行線必然相交,而只是”不必然”不相交.

非歐幾何品類眾多,他們也有討論各種情況,其複雜遠超歐氏幾何,所以數學家可忙著呢!
2006-06-14 00:22:55