欧几里德,其生卒年代不详,约活动于公元前300年前后(或前450年--前375年),是古希腊著名数学家欧几里得。所著的《几何原本》至今仍是世界上通用的几何学教材。

欧几里得:欧几里德几何在整个数学的发展中处于什么地位?

公元前387年左右,柏拉图举办“雅典学院”,欧几里德就在这个学院学习,后来其在几何学上的成就远超越柏拉图。大约在他30岁时,欧几里德受邀请来到当时希腊的政治文化中心亚历山大,在哪里他编著了《几何原本》一书。全书共分十五卷,第一欧几里得、二、三、四、六卷都是关于平面几何的。第五卷是关于一般的比例图形。第七、八、九卷是关于算术方面的。第十卷是关于直线上的点。最后五卷则是关于立体几何的。

欧几里得:欧几里德几何在整个数学的发展中处于什么地位?

欧几里德几何学在人类数学与科学史上的主要贡献——

一、欧几里德几何修正了前人的一些错误欧几里得,并建立了严格的几何的体系

《几何原本》原用希腊文写就的,后来被翻译成多种文字。首版于1482年,自那时以来,《几何原本》已经出版了上千种不同版本。欧氏几何一书的内容虽然大部分是前人的,证题方法也多沿用希腊人的,但欧几里德纠正了前人的一些错误,把以前不严格的证明重加论证,经过一番精细的整理和排列,构造出了一套几何体系,从而建立了具有严密逻辑体系的几何学。它开创了古典数论的研究,在一系列公理、定义、公设的基础上,创立了欧几里得几何学体系,成为用公理化方法建立起来的数学演绎体系的最早典范。欧氏几何统治世界2000多年,直到19世纪几何学领域出现了非欧几何,几何学领域的欧式地位才与非欧几何共享。

二、欧几里德几何是训练人类思维的最佳工具

在遥远的古代,人类思维训练的最佳工具是阅读哲人的哲学著作。但哲学著作与欧几里德几何比起来,其思维的训练水平就要低级的多。欧几里德几何从公理出发,在定义、公设的基础上,通过演绎、分析、推理出结论。欧几里德几何是人类知识的一座丰碑,为人类知识的整理、系统阐述以及科学研究范式,提供了一种极佳模式。他运用千变万化的线段、图形数学语言,使得人类不同种族、不同语系、不同语种的国家和民族的人群,通过学习几何学提高了大脑的思维水平,锻炼了人的智力。可以说,要是没有欧几里德几何的出现,人类的发展水平不会达到现今如此的丰富与优裕。

三、欧几里德几何为现代科学的诞生奠定了基础

欧几里德几何为提高人类的思维水平立下了汗马功劳,更为近代以来科学的发展奠定了基础并立下了不朽功勋。人类近代以来的科学发展成就,很大程度上要归功于欧几里德几何的演绎推理法与比演绎推理法更早的归纳推理法。科学绝不仅仅是把经过细心观察的东西和小心概括出来的东西汇集在一起而已。科学上的伟大成就,一方面是将经验同试验进行结合;另一方面,需要细心的分析和演绎推理。牛顿、伽利略、哥白尼和开普勒、数学家像伯莎德·罗素、阿尔弗雷德·怀特海、电磁理论奠基人麦克斯韦等卓越人物,无不受到欧几里德几何学逻辑推理思维的影响,是对欧几里德几何演绎系统与公理化方法推理法的成功运用。牛顿的的《数学原理》一书,就是按照类似于《几何原本》的“几何学”的形式写成的。

四、欧几里德几何在晚明时期传入我国并被人翻译,但由于民族思维惯性、社会动乱和改朝换代,欧几里德几何译本被束之高,无人问津

在晚明时期,意大利传教士利玛窦向明朝万历皇帝进贡了《欧几里德几何》、自鸣钟、八音琴和《坤舆万国全图》等礼物,徐光启与利玛窦一起翻译了《几何原本》,利玛窦在北京还协助徐光启编撰了59卷崇祯历书。皇帝只是把他们当做奇形异物欣赏,丝毫没有认识到一个新的时代早已来临。大明因时局动荡和保守派反对,未能推行这套先进历法,后被束之高阁与深宫。徐光启等人死后,就没有任何人看得懂了。

此后,用了几个世纪的时间,一直到清末,欧几里德几何演绎体系才在受过教育的中国人之中普遍知晓。在这之前,中国人并没有从事实质性的科学研究工作。历史给了一次中华民族向世界看齐并与世界一起腾飞的机会,但腐朽的明朝以及闭关锁国的大清朝都没有抓住这一时机,直到1840年英帝国坚船利炮打开中国大门,中国差点像印度一样完全沦为列强殖民地,中国才开始不得不学习西方的科学技术,重新开启民族复兴之路。

质数又叫素数,指的是在大于1的自然数中,只能被1和其自身整除的数。如2只能被1和2整除,2是质数;6能够被1、2、3、6整除,故6不是质数。对质数的研究属于数论中的工作,在至少两千多年前就已经展开。直到现在,还有很多关于质数的问题没有得到解决。

欧几里得:欧几里德几何在整个数学的发展中处于什么地位?

哥德巴赫猜想就是一个关于质数的很有名的问题,这个猜想的表述是:任何一个大于2的偶数都可以写成两个质数之和的形式。哥德巴赫猜想自提出到现在已将近300年,无人能证明或证伪。

欧几里得:欧几里德几何在整个数学的发展中处于什么地位?

寻找哪些数是质数,在2000多年前用的是筛法,相传是那位测量出地球半径的埃拉托色尼发明的。方法是在一堆自然数中,先将除了2之外的2的倍数划掉,再将3的倍数划掉,依次再将4、5、6等数的倍数划掉,最后得到的就是质数。不论是在当时还是现在,很难确定一个很大的数到底是不是质数。假若质数是有限个,那么哥德巴赫猜想就不会存在。不过在两千多年前的时候,欧几里得就证明了质数又无数个。

欧几里得:欧几里德几何在整个数学的发展中处于什么地位?

欧几里得的证明方法很简单也很巧妙,假设质数是有限个,那么把所有的质数相乘再加上1,得到的数不会被任何质数整除,这样得到的这个数必然也是质数。这就与前面的假设相矛盾,故假设的质数是有限个不成立,质数有无数个。

在网络通信协定上有一种加密方法叫RSA演算法,将两个很大的质数相乘后给出结果。除非有人事先知道其中一个质数或两个质数是什么,否则通过暴力破解需要花费很长的时间才能给出答案。这就是质数在加密上的应用。这也促使人类去进一步发现更大的质数。每次新发现最大的质数都能够是业界的重大事件。2017年发现的最大质数还被专门印成了一本书,整本书上印着的就是那个有2233多万位的质数。就这样一本书居然还卖得非常好,在大型购物网站上海一度售罄。