歐幾里得第五公設

 
羅巴切夫斯基
 
黎曼

  解決問題的方法是接受這一條公設,不過不是盲目的接受,而是要先對與它有關的幾何作多一些的了解才接受它。當對它再作些了解後,第5公設確是一條公設,是不可以用其餘的公設公理推導出的,但是否可以把它剔除或換另一些不同的公設呢?答案是肯定的,從而產生使用第5公設的幾何──歐幾里得幾何和不使用第5公設的幾何,這也就是所謂「非歐幾里得幾何」,簡稱「非歐幾何」。例如羅巴切夫斯基Николай Иванович Лобачевский),他的意見是把第5公設換成以下的形式

「過直線外一點能作兩條直線與它平行。」

而另外還有黎曼Georg Friedrich Bernhard Riemann),不過他的意見剛好相反,他認為可以把第5公設換成以下的形式

「過直線外一點不能作直線與它平行。」

而這兩種的幾何都是非歐幾何分別稱為「羅巴切夫斯基幾何」(雙曲幾何)及「黎曼幾何」(橢圓幾何)。還有的是把第5公設取消的「絕對幾何」。當微分幾何在不斷發展,「羅巴切夫斯基幾何」和「黎曼幾何」被發現可以應用在某些曲面之上,而廣為人知的愛因斯坦的廣義相對論(General Relativity)也引用了「非歐幾何」在其中,非歐幾何終於也和歐幾里得幾何一樣,在人類可能經驗到的世界存在了。

  另一方面,希爾伯特David Hilbert),在他的著作《幾何基礎》Grundlagen der Geometrie)內,把《幾何原本》公設公理重新用嚴謹的方法設定,放棄了對最基本的對象點、線、面的定義,用二十條公理重新定義幾何,其中一條公理是用歐幾里得的第5公設來定義歐幾里得幾何,稱之為為「歐幾里得公理」,如果把它換為其他的公理,便構成另外一些的非歐幾何,把幾何公理化再推上一層。

  歐幾里得第五公設的確是一個好問題,由歐幾里得時代,凡事比較直觀,至現代,講究邏輯理據,而歐幾里得第五公設亦由最初的被受認同,到被受懷疑,至再被接納,當中引起了不少的討論,也可以看到數學解決問題的方法,而且明顯地從中產生了不少新數學分支,使數學生氣勃勃。

   
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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。