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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)
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: j: y- n- O+ U: K5 t2 x【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)% w) U8 h+ {0 C
9 O" d/ \ _) f6 ?( 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)。)
5 b" H1 b4 \/ ^8 ~2 r( 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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**************** 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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3 B2 ~5 k c. i (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。); K. |& p8 t+ }3 ^9 {
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(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。)
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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。)2 m5 | H/ D) x& b9 m, y4 X) b
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【数学诗的欣赏与创作 大罕】 9 V+ _7 `5 a1 x9 ^' T0 l5 C
& l3 X' ~. g' R) j w* U4 L; X5 l【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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* O5 C( `1 W7 i; b" `, g4 `8 k- q一角三分本等闲,尺规限制设难关。
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& H8 F6 B* ]9 b* L- d# [- C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。
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黄泉碧落求真谛,加减乘除谈笑间。3 ]2 y B. H+ A/ S4 j; g h2 D/ N
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随后有三个注解加以说明。
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" M2 ~4 a; J- I# J% J' c2011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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* O; B5 `3 s4 s3 O8 _' U2018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。】 # B# t9 S& H$ m+ r, P
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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。( ]; p8 W+ j$ f( s' r! k* O
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* y( X4 f/ y( {6 H# r 三等分任意角0 f) r$ l; Q; H( U
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5 A5 m/ ~3 h- `$ |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。”。' r, _; i7 K/ K# T( i
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“三等分角”是一个古老的数学难题。0 {+ ]' T8 O( ~, z) x
- u8 M' J" R: J) i5 U" { 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”。; g0 A8 O& g, J2 W: T
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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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。”。7 m/ l# T" S. ~
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。)* f& ^9 \+ K" E) C
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4 ?3 d. T7 x# q( K) K1 h 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。 n5 t6 K M9 \; a1 _4 {7 w6 m
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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。. E7 C4 M, j7 v
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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。* F8 a" i" |2 S$ n5 x
) d6 u3 s2 j1 q' }2 b 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。 _- J/ F8 P2 Q' Z. p5 Q/ i+ ^) G
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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。)】。' K: h1 ^$ g) n2 I' }
! ~' \% }$ \+ s9 v 可以观察到:
" n l& J' C5 k( I2 ~: j% ] 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。
# c) n( p5 ?" [+ X6 ]/ W 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。: k& Y8 } s, @6 ?4 s) P
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。( R' Q& R; B ^0 q C/ j
1 d H* z) k) D, D& j2 O 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。
' M: x4 D$ D3 _- C' U {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。}
- l" b% w0 S: R 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。 i- O- f- Q$ O, t7 H
只是华罗庚已经去世,没有办法与华罗庚对等讨论了。" l: W1 ~, n @/ }* U& r; A. j
- ?. c) ^3 {' L% U7 }8 M: l! Y 在今天,也曾经与活着的人讨论过。9 {2 L6 h) r; P( c- u
例程代展。
: a: R& l2 ^ B% Z 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$ {* K( t0 B, W- [: J) F0 B- E 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。
+ h; O. C+ e: g3 g- ^6 B _ 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。
( ]9 a' w3 B5 [/ V1 f6 c 程代展-----中科院数学研究员,关肇直的研究生。
9 E9 ^* }6 V% J0 ^/ T7 ~' a {
8 Q ^: V1 e8 @ N- ` 还有李尚志。
5 K# V( ^9 o3 Y 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。
: F. v. P6 g! G- z0 I& Y( R+ @ 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”。
2 ~/ {( L6 a9 V4 W! a9 o3 j 李尚志通过彭翕成在网上发表文章:
0 z4 k& w9 ]/ g: d* t6 d2 } (别把我吹捧成伽罗瓦 李尚志 彭翕成讲数学 2017-05-07)
6 M/ b: u! Z5 H6 {# y (李尚志:关于百家争鸣的对话 彭翕成讲数学 2017-05-23)
5 b' l) {5 `0 N% Z4 F! z0 F* r 李尚志在文中称别人是“民科”“草寇”。
9 ^8 g* n( ^- d$ m( T( F 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”。
4 \6 i* p1 y0 Z5 _1 U* C% L 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”。
6 X0 N/ O v: q% n3 K1 Q3 H: a- X 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。: m6 M3 F' o& }3 I1 P
彭翕成发表了-----【彭翕成的公开道歉 2017-07-31 09:44】一文。8 ~% f- M/ l4 C% Q, @
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。”。% ^ Q. j" v8 Q& ~
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。5 \/ F) ?1 C7 [0 [7 R$ L. R
) b0 [3 M m# J0 a2 L. E 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。
- e8 x* e6 p- X! L8 j( z9 H% S% u' r
. p0 Z. V- L8 k. } M 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。
2 v. e. W. l0 l0 J( y* [ 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。 r0 Z8 \% o6 |; x! T
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 h2 x* M8 A/ |7 K1 O
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:& y' J m$ U; R. G8 i
: G" Z) `5 [6 F9 X(《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。)# G& x! M0 ~# |! O9 X
张卜天:《几何原本》译后记:% |( H- G, c1 R4 @+ O% {
) P, ^' I4 q% d) |9 q【《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;】, F# } W# k' i3 }
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: l/ P) a6 t/ h F, V
& t! B) l0 D# x1 ~张卜天译《几何原本》卷一定义:1 m% W( @/ K$ w7 q% O& w5 b
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【1 点是没有部分的东西】2 I+ l* u# U1 |
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【3 线之端是点】# Z. c6 B# f" g# _
; N6 r2 j1 l5 I【4 直线是其上均匀放置着点的线】6 c6 _5 B: o; }, E6 C
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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?
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2 d: E0 t* d4 A& c& `& X9 j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?( N' d" o. H, ?2 c3 [( L
9 q# X& G: _' A; N. J; S& D! ~& ~
$ c( x/ l. {% }/ Q
$ l; }6 v% b4 G" `( u% `张卜天译《几何原本》卷七定义:
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0 d. M: E2 e( \. |% `0 r* {【1每一个存在的事物凭借单元而称之为一。】
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【2一个数是由若干单元组成的“多少”。】& m0 m" j2 X* C/ y$ v# P
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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。, ?. g$ q7 g1 f R4 L" s
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: l0 X- h& X* c7 R/ x问题是:
: w# F! T, k# r
' _ @7 \' p, V( @$ A) Q% x6 B+ }: U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?
0 a1 I) ~3 g; H
7 P: N! R+ c" A" c% Q( b5 N******************************************/ A4 H/ S i2 ], ^. p
, Q. s# c9 [9 E* }; s+ E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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