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【不懂逻辑和公理化思想,你的几何白学了?】----------(刘 钝 汪晓勤 王哲然)% _! X+ a% K8 N; d0 y$ D' w; S
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【让几何学精神在中国大地生根|返朴】(2023年07月27日 20:02 新浪网 作者 中科大胡不归)) _: O% ]- i( y3 d+ U6 d; R( h
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( 一个成功的公理系统应当满足三个基本条件:一是独立性(不能多),二是完备性(不能少),三是自洽性(同一系统不能存在互相矛盾的命题)。)
9 `9 C, c, T2 R' S. V2 t( 本书译者张卜天学养深厚、著译等身。他翻译的书多可归入科学与西方现代性的起源这一范畴,这一次他的致力算是最接近西方科学的源头了)
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7 ?9 T2 }2 [( H**************** 本文原为张卜天译《几何原本》(商务印书馆,2020年7月)“刘钝”所写序文。****************
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(为什么会出现讨论“三等分角”的情况? 1:很多老师会告诉中学生们,数学中存在“不可能”的内容。 2:“三等分角”的“不可能”是用与数域扩张有关的数学理论“解决”的,提前告诉学生有“数域扩张”这个数学内容。)
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, z: a+ l, s, l/ q! }/ \1 A' S, ~; _
" H6 D8 E# ?/ x, t: H8 Y* W(数学基础如果是“完美无缺”的,这种数学基础也恐怕等同于“死亡”。如果没有在数学基础内给出新的东西,中国就不可能获得数学强国之称,中国只能是别人所给出的数学基础框架指导下的“技术员”和“打工仔”。所以,在数学基础领域内“找漏洞”这是一项必须做的工作。)0 @0 v5 D0 [2 b) L) N: l- t
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(需要认真观察“解决”“三等分角”是“不可能”的历史和证明内容,找出当代所需要的数学基础内容。)
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【数学诗的欣赏与创作 大罕】
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【李尚志教授在《湖南省普通高中课程标准实验教科书选修3-6》的章头写了一首七律诗《三等分角与数域扩张》(p75):
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# `- n. m/ U/ J" C& k0 _一角三分本等闲,尺规限制设难关。" _" l2 J1 p4 {0 K4 N
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几何顽石横千载,代数神威越九天。步步登攀皆是二,层层寻觅杳无三。& ]3 f" y9 T/ P
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黄泉碧落求真谛,加减乘除谈笑间。: B7 U9 @# ?& M
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随后有三个注解加以说明。
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5 U3 Q$ c0 y, A" |& P/ m2011年左右,有一个网名叫bua1s2d3的网友(他是上海某大学的一位老先生),揪住李教授的这首诗不放,写了题为“李尚志对中学生们不负责地写下了的一首数学诗”的文章,散发到许许多多论坛里,以及寄到一些数学家本人,说“李尚志通过这首诗以及通过他所编写的教材,每年向成千上万名中学生们讲述了一个有数学内容的“皇帝的新衣”的故事”,来误导学生。所谓误导,是指李教授在数学诗里把三等分角讲错了!
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风波在后面。很不幸的是,2015年,刘培杰主编的《数学奥林匹克与数学文化》第五辑中,“读者反馈”一栏收入了buals2d3的这篇文章。激起了李尚志极大的反弹,认为刘培杰是站在反科学的立场上,才支持这一类似于“鼓吹永动机”的文章,并且认为发表这篇文章是“为百家争鸣提供一个平台”。而且,凡刘培杰参加了的微信群李教授都要退出。
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' u" E: A, k1 k) i2018年元月出版的《大罕数学诗文》一书的“编辑手记”里,刘培杰写道:“由于考虑不慎,把一篇不应录入的文章录入进来”(p329) 这事才终于翻篇。】
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$ D- G- z! b8 P: ~" S1 q只要中国还想成为数学强国,李尚志永远翻不了篇 。因为只有给出数学基础领域内的东西才能成为数学强国。“三等分任意角”恰恰与数学基础有关。
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|9 q [. G( W 三等分任意角
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2 h' }1 r$ z! E. [4 w; Z! w# g) ?2020年9月16日。李尚志在石家庄二中西校区说:“数学的最高境界是简洁的逻辑美。”。& P3 l3 t0 @6 M: c% J
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4 q' Q! u+ e$ x( K“三等分角”是一个古老的数学难题。
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华罗庚对“三等分角”的讨论作过一个“说明”,华罗庚通过“说明”告诉人们:“用圆规直尺三等分任意角是不可能的。”。华罗庚用--------“用圆规直尺三等分任意角就如步行上月球一样不可能”--------来强化华罗庚他的这个“说明”。# a- h1 }! H6 }# u M* U
也因为华罗庚作下了这样的结论,被人们误以为:“即使华罗庚给出的与‘三等分角’相关的讨论仅仅是一个‘说明’,可以说,这个‘说明’还是强有力的,不可辩驳的。”。所以,对关于“三等分角”相关内容的辩难在中国数学界内是不被允许的。
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' @+ ^5 q& ?, A0 S$ B* H! \; k 在“说明”中,华罗庚告诉人们:“两根线段相乘的结果是可以用圆规直尺作出来的。”。
5 D* ?+ Z9 P8 u# @/ W) ^/ F1 b+ f 怎么样能够作出图来?华罗庚先随意给出一根线段,并且设定这根线段为单位1。然后将两根已经给出的线段与作为设定是单位1的线段组合成相应的比例关系。通过这种比例关系作出新的线段。这根新作出的线段就可以是两根线段相乘的结果。( 1:a=b:ab 其中1就是随意给出用作单位的线段,a和b就是已经给定的两根线段,ab线段就是给出的结果。这里,要作出一根作为结果的线段需要多个作图步骤,几何作图的作图步骤越多,误差就会越大。)/ j$ x6 i$ }5 i# b( U5 U3 l) P/ L' {
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F! L: b0 u+ \& v, v 其实不用作图就可以给出两根线段相乘的结果:“令两根线段其中的一根线段是单位1,则另一根线段就是两根线段相乘的结果。(任何数乘上单位1的结果可以是这个数)。”。精准零误差和简单。
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% \# u h) d' V$ q- } 人们追求数学运算的结果精准和推导过程简洁。所以,华罗庚所给出的作图办法不怎么样。( W# J: T' y4 W# r+ I' s
7 m5 q* B0 F: [) c w: {) n 华罗庚在“说明”中是这样说:“如果某一线段的长(某一点的坐标)是由已知的线段的长(或已知点的坐标)经有限次的加减乘除及开平方(指开正数的平方)后得出来的,则此线段(或此点)一定可以用圆规及直尺作出来。”华罗庚的这段话也就是通常所理解的尺规作图可能判别准则。华罗庚的这段话没有出现突出强调“设定一根线段为单位1”是必不可少内容。但是,在实际操作作图时,基本会出现“设定一根线段为单位1”这个内容,否则很难作图。
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华罗庚一方面设定一根线段为单位1,另一方面又作出任意长度的线段。华罗庚试图用线段长度之比来确定“数”,以此作为“说明”的材料。# _: Y: @' o5 C3 ~# S6 t5 V/ P1 i, e
5 C# j& q/ Z9 e4 b8 v 华罗庚他是在实施混淆不同概念的操作。因为任意长度的线段它不表示是什么数。华罗庚需要解释的是他所理解的一定长度的线段就是单位1这样的数的设定的合理性。
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可以看到,在“说明”中,华罗庚所给出的作图办法中有一个情况:【如果给出了不一样长度的线段作为单位1,华罗庚“说明”中所给出的线段ab的长度也会相应地起变化,这里看不到数学的确定性在“说明”中的体现。(已经给出的两根线段的长度在欧几里德几何内是唯一确定的,那么如果有两根线段需要相乘,它们相乘的结果理应是唯一确定的。)】。9 }: A' B2 U3 _
9 ]( T* }; U. D1 B 可以观察到:' ?0 M% s0 W& L0 a; t
华罗庚在处理二等分任意角时理应施用以任意长度的线段为出发点。4 \( \) j1 D: B$ J6 p- }
华罗庚在处理三等分任意角时不得不施用以设定为单位1的线段为出发点。
0 h6 a1 s2 R& L 在处理所有“等分任意角”问题中,华罗庚必定会施用两个不同的出发点来作图和论证。这是华罗庚回避不了的。& [# d6 o/ R; o% T
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混淆不同的概念和对数学确定性的认识不足是华罗庚讨论“三等分角”的硬伤。# g X4 i6 y3 n# b: g6 {9 l8 A, a/ i
{也许有人对此言论表示不屑一顾。华罗庚只是接受了别人(甚至是许多世界著名的数学家)的东西,以此用作“说明”。华罗庚举出这个例子说明用代数的方法解决几何问题是很好的办法。}0 O4 e: i7 W) V& l1 E, l8 d" I0 L
这也是在学术讨论中,需要不需要和会不会主动去独立地思考已经成为定论的学术内容。
$ [# y3 T7 p! | 只是华罗庚已经去世,没有办法与华罗庚对等讨论了。7 X5 O: p/ Y# g4 P7 ]+ N" l2 u: p
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在今天,也曾经与活着的人讨论过。
& N$ [+ s" g# n8 g) d 例程代展。0 d2 t/ M( O3 Z7 h+ P* \
程代展就在科学网中提到过五次方程根式解和三等分角。; K' `$ y8 S# B6 Y' E. Q) B
程代展称继续研究五次方程根式解和三等分角的人是民科。民科冲击正确科学知识传播,(民科是)赘瘤。$ n% k2 `4 I; G7 H4 N& o
程代展豁命放胆“愿为真理轻荣辱”。很多年过去了,程代展的命还在,东西却没有豁出来。
0 P- N7 q7 ~# k' r 程代展-----中科院数学研究员,关肇直的研究生。% ]6 c8 [) e# M2 e. @3 m' h
3 N3 T8 ]6 D4 L/ F* c( C% ^# k( _ 还有李尚志。* `6 x$ b0 _, B/ E
李尚志曾经写了一本书-----“三等分角与数域扩充”,也因此写了一首诗。- B5 }- E0 u# y2 X+ \
哈尔滨工业大学出版社刘培杰总编辑出书收录过“李尚志对中学生们不负责地写下了的一首数学诗”一文。引起了李尚志的“反弹”。
; r: A0 o+ K- }3 U' f* F, [ 李尚志通过彭翕成在网上发表文章:' ^# z" h4 O( k: f; ]) u/ I
(别把我吹捧成伽罗瓦 李尚志 彭翕成讲数学 2017-05-07)/ ^; Z' d; c* j4 y* ~. Y
(李尚志:关于百家争鸣的对话 彭翕成讲数学 2017-05-23)
* ]; B/ [: z/ }( w: P; S$ W 李尚志在文中称别人是“民科”“草寇”。
* e; P+ x0 L1 q4 \( p" ~) q& [ 李尚志一会儿说:“三等分角不是李尚志解决的,而是伽罗瓦解决的”,一会儿又说:“而是伽罗瓦的理论彻底解决的”。; _3 e( f# E- e7 C8 P
比较李尚志的“伽罗瓦”和“伽罗瓦的理论”两个用词。李尚志在混淆使用不同的概念和缺乏相关的数学史知识。
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李尚志还说:“杨修猜破谜底……被曹操杀了。杨修不明白……自己找死”。
b2 x. a7 p: F6 ]9 u$ Q1 u+ }* E 批评李尚志一诗的作者与彭翕成在华东师范大学内作了简短的交谈。
1 ^- z" y8 |& t# c3 R3 |" B 彭翕成发表了-----【彭翕成的公开道歉 2017-07-31 09:44】一文。
7 B2 T* @: G! V M 李尚志说过:“假如在学习奥数的同时也学到了对伽罗瓦的质疑,甚至变成民科去搞三等分角,虽然还不是黄赌,但也是中了毒了。”。
8 F7 [6 b1 D' ]; n3 ^4 N0 r 在三等分角问题的讨论中,彭翕成的公开道歉说明了李尚志对身边的人(彭翕成)都说服不了。" }3 ~1 } e/ K/ ~
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李尚志是华罗庚学生曾肯成的学生。也担任过中科大数学系系主任。9 g, E! s8 k' I
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李尚志和华罗庚在处理三等分角的问题中混淆了不同的概念。李尚志更是缺乏相关的数学史知识。
3 x/ N, F- Q$ H) y- h( w 华罗庚、程代展和李尚志缺乏相应的文化素养,对伽罗瓦或者伽罗瓦的理论(包括他人;甚至是前人)所涉及的内容作不出独立的分析和判断。三等分角还是需要继续独立地作分析和判断的学术内容。
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中科院最近成立了中科院哲学研究所,这是一个可喜的消息。
0 t) w% R* i( t/ M 希望有更多的人继续关心尺规作图(包括三等分任意角等)的讨论。4 o$ f3 R) ]: x1 q4 R" s
也希望在进一步认识以往三等分角的问题的讨论的过程中,提升我国数学界的数学素养,为我国提供有用的数学内容。
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附:
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7 y6 i; @; R. b5 [0 M6 a$ H(《几何原本》是古希腊数学家欧几里得创作的一部数学著作,成书于公元前300年左右。). P' G" G5 ~( M# a( t- U
张卜天:《几何原本》译后记:* [) i" F- X, X. b' o/ h! R
1 Y2 V, H' a* T+ n
【《几何原本》在思想史上有双重意义。首先,它把新的严格性标准引入了数学推理,这种逻辑严格性直到19世纪才被超越;】; x/ f$ k1 e6 U# [
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张卜天译《几何原本》卷一定义:
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$ ^& A# L7 `* g. b @3 o3 W$ B【1 点是没有部分的东西】$ x) e2 U( |( G& V5 D2 H) [
6 N! `# u$ \# H- g% |. V【3 线之端是点】
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! v- O8 v# }; A- R5 D d4 u; ^# h【4 直线是其上均匀放置着点的线】
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6 B/ ^4 N6 S! U9 h# O7 g1 s3 l& F# B2 a- s' r3 j& D
0 ~0 B' }& B4 K: i' v+ k5 o+ ^
问题:仅有的两个“其上均匀放置着”点的结果是线段、曲线、直线还是什么?4 u7 _3 Y* `& F1 e2 { D3 \) u2 S0 L
7 C0 l- N& W) n9 U% H7 ]
线是由点组成的,但是点从来没有明确过作为线的单位(单元?)。一根线段的单位(单元?)是合理给出的,或者是随意指定和特别指定的?2 Q( l- X- o8 ]$ _# O& r, B6 s/ l2 L
9 ~0 I v% D+ i9 E$ Z
7 _& P& N: W- B; @
# {+ g5 a% B/ ]1 ]% z }1 w张卜天译《几何原本》卷七定义:
U, s. t% e8 J
: |1 ]6 i$ D: @' s* k* } k# V【1每一个存在的事物凭借单元而称之为一。】9 f* W O3 d( j* y. }4 r v3 |
2 l! E& K' _' n7 o: u
【2一个数是由若干单元组成的“多少”。】
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) S1 g Q3 ~. B( {. K2 Y3 d( @: z8 J; O( J+ `
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张卜天译《几何原本》卷7第16命题中讨论了两个数相互相乘的内容。
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9 @. v; j- H) W4 G5 o n问题是:/ q+ c6 z- r/ F
1 r* _* \$ S! m* S; M
在讨论中出现了A、B、C、D、E 五根线段。作为单位(单元?)的E线段是怎么来的?+ ^# [: g8 M5 w7 Z( \
6 m* x. q9 ~3 Z) ^******************************************9 o" Z0 \4 } ^6 j* B! N. R, p$ z; D
: I, b+ v, P0 t( J1 j
在平面几何中,什么样的几何图形能够作为“线段”这个几何图形的单位(单元?)?
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