歐幾里得第五公設
 

  問題是來自平行,所以也應先由平行的定義入手,平行的定義全文如下:

「平行直線是在同平面內的直線,向兩個方向無限延長,在不論哪個方向它們都不相交。」

在討論前,必須先作一些解釋。第一是根據歐幾里得的定義,所有的直線其實是指直線段,即有限長度的,而平面也是有限的平面。第二是以上的定義是「現代化」了一些,原文是沒有「無限延長」出現的,而是用「不管怎樣延長」,同樣在《幾何原本》內的有關「無限」的事物,也是用類似的描述來迴避有關「無限」的問題。從以上的定義和理解,問題是存在的,而是存在在「無限」這個概念之上,因為歐幾里得實在不可以有效及具體地描述「無限延長也不相交」這個概念。

  歐幾里得雖然只能用「不管怎樣延長」來描述無限,但即使他能夠用「無限」來描述也是解決不了的,因為無論如何,也得看到「無限延長也不相交」才可算是平行,「從相交看平行」這個概念便生成了這條第5公設,約定如果內角和小於二直角則一定相交,把這個看不到的「無限延長也不相交」了結。

  不過,數學家們並不滿意於了解問題的所在,而且是要解決它,解決的方法是:既然不滿足於這個約定,那麼,究竟可不可以把它剔除在公設之列,而用其餘的公設和公理把它證明出來,使它變成一條定理?而這樣也開始了證明這條第5公設的漫長歷程。

  有不少的數學家嘗試過從其他的公設公理來推導第5公設,但所有的所謂證明也是用了一些未經證實的概念,如:兩平行線間的距離是有限的,而經仔細的審查後便發現,這些未經證實的概念都是等價於第5公設的,即用不同的說話去描述同一事件。以下是一些與第5公設等價的公設。

「過直線外一點只能作一條直線與它平行。」
「兩平行線間的距離是有限的。」
「兩條相交直線不能同時平行於第三條直線。」
「存在兩個不全等但各角對應相等的三角形。」
「若四邊形有三個角是直角,則第四個角也是直角。」
「三角形的內角和等於二直角。」
「過不在一直線的三點有且僅有一個圓。」

似乎經歷過很多數學家的苦心研究,依然對證明第5公設無大突破,所以數學家便轉移解決的方法。

   
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參考書目:
1. 蔣聲,《歐幾里得第五公設》,九章出版社,台灣,1993。
2. 藍紀正、朱恩寬譯,《歐幾里得幾何原本》,九章出版社,台灣,1992。