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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)。)( o+ Y/ ?7 f1 w k
( 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)& T6 o% _2 a4 N
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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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9 j" e/ V6 s& ?" Y (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。)4 p5 E2 k, A+ w* w* S: G
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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。)% H g! }8 f# Q, @5 j) G7 Q
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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。). x% u0 Q. L2 j' x4 G9 f( W/ M
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8 J4 ?0 {# Y% H( q: ^3 I6 _1 {【数学诗的欣赏与创作 大罕】
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( r) M2 q( B0 r+ E. C. ^2 E3 D【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):* I1 `# i2 z" v; m6 M+ |% F, @. H
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一角三分本等闲,尺规限制设难关。5 R3 S, i' X# r' K# _5 Q; n9 z
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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。5 _* Y. U# j5 T8 ~4 ] r
8 {* I0 n5 Y5 }, b0 v6 c: U1 M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。7 t. v( t1 a4 l
2 `8 O# U7 u" z. @! M: \% _" |2011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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+ s6 a1 P$ w" _( l/ h6 @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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8 g3 H! [% W+ |/ r' U! ^2018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。】 {/ N3 G# d3 \3 ]
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8 }' {+ K2 q. Q$ o% c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。5 w: g% J! j3 j6 Y, j: t% \- ?
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4 p0 f6 I# t' [# Z- X3 w 三等分任意角
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8 ]& z! c% V' r2020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。”。
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“三等分角”是一个古老的数学难题。5 i% I" D- K2 v8 f; B f& `
% q' U$ ?$ ~- B: a3 d( g" 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”。
; p9 g1 P9 | K0 g! Q 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。”。, v/ p2 N" t, W# N1 L+ D5 W
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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& j8 R+ a. d. [' Z5 R3 e6 |6 ` 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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$ T, W9 r, l: `9 ]5 m" e3 o 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。
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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。* X: ?( K2 i. g* G4 L7 y
- Y% Q" m, N- o# l7 |: t8 W3 G 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。
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8 s- ?4 w+ p" q( C( T( B% d- D 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。& Q( Z3 Q" O, e2 p) \
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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。)】。' D! {# z& T4 \$ L* \/ U
- p' P& I z* S+ Q 可以观察到:
( }* ^. `. q7 I4 ^8 S, S- V" k. ?9 C1 \ 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。
! _5 e2 h7 t% L( I1 j& f 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。
& Y X/ R3 V; s2 b5 M4 Z+ a 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。: @: b, q* H) |
+ l6 n4 V; m8 f1 r% _ 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& i% K/ G, n+ c; H8 I- N
{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 _% d: O$ O* z* Q 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。5 n9 s4 f! K+ u* Y
只是华罗庚已经去世,没有办法与华罗庚对等讨论了。
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在今天,也曾经与活着的人讨论过。
+ ?5 \) w) s1 U+ N8 ? 例程代展。
. q/ k8 V& i5 c6 Q4 e {: J 程代展就在科学网中提到过五次方程根式解和三等分角。
7 S5 J3 `7 v4 P- p. m2 _ 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。0 Q( W" F! H6 ^( l1 u* [
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。
; @% y3 M" h0 K. E- r5 p 程代展-----中科院数学研究员,关肇直的研究生。6 d V! {- J2 C5 j5 e! ^6 k0 Q# N
' `$ t& O/ Y- S' }, x0 g 还有李尚志。
0 l3 W' ^6 S! ^+ x% u 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。/ w7 L0 ~6 m) ` s2 C
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”。5 k7 ?$ m4 V4 c5 f4 t$ p# o
李尚志通过彭翕成在网上发表文章:4 D" ^5 u9 n6 H, A
(别把我吹捧成伽罗瓦 李尚志 彭翕成讲数学 2017-05-07)
/ y& Z+ d' M n+ n (李尚志:关于百家争鸣的对话 彭翕成讲数学 2017-05-23)2 X2 H; m6 d/ B* ]: H
李尚志在文中称别人是“民科”“草寇”。 [- q% d% {8 [# u: ?+ g
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”。& m; S, c% u5 |" }
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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/ |7 v+ o; S: L S' g 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”。
' o: v+ v9 t, y 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。
2 j) x9 p( O- T# E7 ^ 彭翕成发表了-----【彭翕成的公开道歉 2017-07-31 09:44】一文。3 c3 H+ M& n/ B( a; S) C5 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。”。. Q: R2 F) u; u/ | Z
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。
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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。( A' \# t! L, \: S1 p' d" F
# b1 y+ v8 Y2 l" ^/ { 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。
# W8 j. i7 L, o' Z8 j3 [ 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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, f: _7 K7 M% 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。
7 `6 h; \% x M- B$ U% H+ H 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。
2 g* C; c7 T. l; [9 h/ z2 s0 E 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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/ j0 _& e* j3 B! ^5 {/ h附:
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9 K W% F8 |/ c+ p(《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。)
F5 o, }8 i+ F; S7 b; y0 c张卜天:《几何原本》译后记:
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【《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;】0 r. y5 B- \5 z; I* p5 f: t$ ^
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张卜天译《几何原本》卷一定义:% `, M4 w9 T" W5 h1 x
. n2 v, d- u x! a4 O1 c1 B【1 点是没有部分的东西】/ O+ m/ M& d0 q& [
: a. A4 |4 Y* F【3 线之端是点】
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【4 直线是其上均匀放置着点的线】: ]) j5 [2 }2 N$ Y
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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?+ j* s ^( E! q0 V
- h+ D b7 K& [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?3 n& p* \* L% v
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张卜天译《几何原本》卷七定义:; j% ?+ u! R9 d: m" b p5 o% @
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【1每一个存在的事物凭借单元而称之为一。】. Q+ ~) P, K' g1 N" w% V
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【2一个数是由若干单元组成的“多少”。】$ @) p) X9 q2 r# r, w- @" U
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# ]; r/ m! @& q( M7 V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。) q, ?9 m j9 |
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' y- s) @6 r& s8 A; I问题是:2 x' a8 n6 X3 `: A1 o7 ] y
6 @7 u5 V" b* D+ q7 w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?( B( }, y p6 L; `. T% U* w
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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?)?
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