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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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【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)
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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)。)
7 B) r1 S" `5 S2 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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**************** 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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; m) L4 S# B+ Y6 `; y2 X (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。)7 b5 T$ d8 d$ T
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" ]: a Y5 H- g6 s6 i9 d) j(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。)
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【数学诗的欣赏与创作 大罕】
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0 k7 a& e, W; q. E- E3 o【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):/ \' c; e' W4 Q( R
" b7 U% r9 V( n2 ^9 g7 u7 O9 ~8 X一角三分本等闲,尺规限制设难关。4 v. W7 V3 P) E: L$ g0 B
) ` k% y( s2 d% D1 j2 M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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* z) v8 M8 X6 n! ~8 c+ u黄泉碧落求真谛,加减乘除谈笑间。
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随后有三个注解加以说明。8 h, a) a0 Y" t
% n/ t1 o' U2 ?" a k2011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!: f# ^! b! z! j0 ?, R1 u4 q, _
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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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S; E. h, W" b p* z& B2018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。】 - ^* @: P: g1 _9 i
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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。
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三等分任意角
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* S9 {$ M% G; @4 L2020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。”。% G' Y8 z$ @* U* J7 Q
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“三等分角”是一个古老的数学难题。7 ~; H% o* e5 w4 }" _
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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”。+ `; f) w3 }/ V. i+ o, B. l# a
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。. a/ w4 E$ E! r+ n
/ ^! v1 g: a% t7 c2 m 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。”。
& o: F% Z; i2 ~" c; l W2 P7 a. u6 p 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。)
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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。2 c' A& \. s4 r& w6 q+ j- Q/ m1 ^2 V
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( c$ G$ Y8 l- m5 F8 y, t 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。8 O9 l4 ~, q5 c
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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。! M& O3 { P2 M2 R0 O( e
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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。( I# [8 z$ O4 ~; x- Z! |
; ~9 F1 k Q6 v& x5 J 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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* y9 I' c# [6 Y 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。)】。
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可以观察到:
9 j# g' |& v% z+ `3 ^% X 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。
1 Z8 y# Q8 }7 M: j9 i8 ^0 s 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。- I' t/ B' F* |$ `
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。4 Q, x$ ^; b9 V- s! J
F( [! H A$ I. c7 D2 b 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' {5 D3 m* W; \# ^# T" J {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。}8 O4 q! L0 ^; q$ u7 E1 P7 b7 w
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。
( k& B2 `" r+ ~6 K 只是华罗庚已经去世,没有办法与华罗庚对等讨论了。 F1 V/ |. V0 r0 d
5 q3 g4 r I$ F 在今天,也曾经与活着的人讨论过。
; c3 q/ D* Y) t* h 例程代展。
K% t' W% k/ K7 R% T" x 程代展就在科学网中提到过五次方程根式解和三等分角。
, U% P& y1 H& J+ Q0 J. b1 k" X 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。% q4 g1 t4 X: y) D( H
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。
! X2 D- [/ ], X) r 程代展-----中科院数学研究员,关肇直的研究生。) `6 H5 T' @0 z( D; Q6 E
8 K; I0 \+ _ x 还有李尚志。. m5 z+ H% a1 r/ R, H
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。 n- H) u+ f2 e4 W3 K
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”。
- x: D2 D5 i5 z3 J 李尚志通过彭翕成在网上发表文章:
2 ~3 p$ K+ y. O. z( M! ? (别把我吹捧成伽罗瓦 李尚志 彭翕成讲数学 2017-05-07)
* W9 s) `+ T0 a1 r& S8 Z" a (李尚志:关于百家争鸣的对话 彭翕成讲数学 2017-05-23), q. z3 O0 w- p9 A# V1 F8 I* X
李尚志在文中称别人是“民科”“草寇”。
5 E S, x4 S" h( h3 k+ U 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 x( g: [! h7 i, l- ?( b
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。0 ~* V5 g) X4 O% G- u7 ]
0 E' K/ r* b1 b! H+ u- F& S& M/ X 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”。9 f5 R' e" x! F, s6 o% [
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。
% b* l, Z, X0 }1 @0 j- K 彭翕成发表了-----【彭翕成的公开道歉 2017-07-31 09:44】一文。
( a. J8 a2 F0 R4 F! H 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。”。
# L+ r' q, a% ? 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。" J* h7 s( n5 q
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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。
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2 `7 Y7 E3 Y5 I 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。
/ _' d: m. N5 N$ V" B 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。; G5 Y) u6 ?9 L ~
, p/ m0 |# q/ L: w8 E 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。3 o6 I Y% N$ ?7 ~* E
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。
& X% l) S ^9 g* a% T1 U# N 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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(《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。)
# I& S+ I: S, `8 G* @: R' X! X张卜天:《几何原本》译后记:7 t/ y* I h: I* J
, q3 t6 {) I/ |' W2 s" l: d" I6 X9 w【《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;】
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( a9 `) z# S$ j9 K张卜天译《几何原本》卷一定义:' C# e! K1 Q, p8 q* a A L
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【1 点是没有部分的东西】
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1 h- O, k7 j) o【3 线之端是点】2 |( O0 ~+ a. G4 P8 C# q- w5 y. q
7 |( |) g U* b0 t& Y【4 直线是其上均匀放置着点的线】* b# r% t- d G: @
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' V h6 T$ ^/ V: _; s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?" Z2 r" Y l- Y5 c5 a7 `) K
; [5 @# r) h3 k9 C1 o. ]
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?
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1 K% Z6 g* }" i$ U0 [( A
0 z9 h4 x7 R8 x, D4 U张卜天译《几何原本》卷七定义:9 d. w7 {/ ]$ Q5 a; N
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【1每一个存在的事物凭借单元而称之为一。】5 k4 D8 i, E }" b
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【2一个数是由若干单元组成的“多少”。】8 J0 v/ q2 o* k$ |% n
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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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2 d( u' n" ]0 \6 e2 C$ v1 w: m; L! \问题是:3 v: ~5 N+ x! @2 y" J
& q, _! ^: N2 n1 l+ k5 Y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?
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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?)?) M/ z- o8 n( u, m+ t* d
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