关于平行线啊,呵呵,有太多问题可说了。我大学就是学数学专业的,也直到大学四年级,才有幸在一门专业选修课中得知:
平行公理的问题。这么长时间了,我也不太记得全面的论述,好在万能的互联网,特别是在百度百科中,我重新找回些知识,下面尽量简述几个关键问题,然后再说我的想法。
首先,大家都基本知道,中学阶段(即初高中)所学的几何学,是欧氏几何,它源于欧几里得的《几何原本》,这套几何学提出了五个公设(又称公理):
1.过两点能作且只能作一直线。
2.线段(有限直线)可以无限地延长。
3.以任一点为圆心,任意长为半径,可作一圆。
4.凡直角都相等。
5.同一平面内一条直线和另外两条直线相交,若在某一侧的两个内角的和小于两直角,则这两直线经无限延长后在这一侧相交。
欧氏几何就是在以上5公理推理出来的一套理论体系,我们大众容易接受。
注意,第5条,又称平行公理,其等价命题为:
过直线外一点,有且仅有一条直线与已知直线平行。
何谓公理呢,就是不用证明,就肯定其正确的理论,但就是有人提出以上5个公理中的第5条不一定正确!那么否定第5条公理,会有什么结论呢?
其中一个公设为:
过直线外一点,至少可以做两条直线与已知直线平行。由此推导出一套不矛盾的几何体系,我们称之为罗氏几何。
另一个公设为:在同一平面内任何两条直线都有公共点(交点)。即
:过直线外一点,不能做直线和已知直线平行。由此推导新一套也不矛盾的几何体系,我们称之为黎曼几何。
然而,欧氏几何、罗氏几何、黎曼几何都正确!大家感觉晕不?
举个例子来说吧,牛顿力学也是我们中学阶段所学的,肯定它是正解的理论,但爱因斯坦相对论出来后,发现牛顿力学是有局限的,相对论更完美。“
宏观低速的牛顿物理学中,也就是在我们的日常生活中,我们所处的空间可以近似看成欧氏空间;在涉及到广义相对论效应时,时空要用黎曼几何刻画。”(摘自百度百科)
“欧氏几何”实际上是
平面几何。罗氏几何、黎曼几何,才涉及
曲面问题。
下面,再说说我的思考吧。
先看我们认为的
平行线的定义:在同一平面内,不相交的两条直线叫做平行线。
根据这个定义,黎曼几何中是没有平行线的!
由此,大家可以发现韩志红提出的一道小学数学题:“距直线外5厘米处可以画几条直线与已知直线平行。”的答案有许多种。在欧氏几何的一个平面中的答案是2条(这就是所谓的标准答案),在欧氏几何的立体几何中的答案是无数条;在罗氏几何中无任何前提条件(不管是一面还是多面),结论就是无数条;而在黎曼几何中就没有一条。
唉,若不是在大四选修了空间几何学,我是不会得出以上结论的。大家没被我搞糊涂吧?
我不是有意这样复杂,这空间几何学,实际真是我在读大学时就让我感到非常吃惊的,因为我此前一直就认为欧氏几何是完整无缺,从平面到立体空间,它都完满的解答了,而且还很符合我们所见的事物,我从没怀疑过它的5个公理的正确性啊!或许这就是从小不敢质疑“权威”的结果。当然,也因“权威”的不容置疑,更主要还是思想的懒惰吧。