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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)0 @2 J% Q1 J; O# X! t& m$ m
/ |( G" ]$ d7 @; c1 w0 Q( 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)。)+ p7 G$ w. w% j& O* l) [' i: M; U5 M# 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): h0 n& x9 T! L: t
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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。**************** d' p6 E0 U/ K$ X) a
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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。)6 B+ F- Q+ u" @6 ]
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& [. {' Y% M) m& i(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。)! F) ^6 B4 p' e' G
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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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: K* H/ ^% Y% ]2 }8 c7 T4 V" w' g- F【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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一角三分本等闲,尺规限制设难关。
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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。
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5 q# `& m4 T* M* y% |2 p黄泉碧落求真谛,加减乘除谈笑间。
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" Q: R$ W4 T; S" u' V9 {随后有三个注解加以说明。. o, w% e! X L; v5 L6 v- B
/ ?3 u, M6 `" H5 E( ^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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* ~5 f3 q2 q3 J: q! P7 {- p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。& J4 r" `8 b) I, N) {2 S
" v u- c2 v8 P! N8 G. {9 ^; a2018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。】 ; V9 q" |4 l, _- y; n* n z
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7 @# [6 j" E) j7 c+ k( a
% W, J: C( 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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三等分任意角5 Q; B0 g1 V( s/ L4 o: I
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6 Q" g( |3 S* Q! x' S2020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。”。* J7 X/ x: H# t! P! u
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“三等分角”是一个古老的数学难题。) r: ~8 z) J, D- H. T# }7 W/ @
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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”。
3 Y$ B O! M. I3 z' q5 J+ a. ~+ z5 S 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。9 M7 [ \8 C3 N4 R9 D
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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。”。
- C4 S) z, K0 R: Y M 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。)5 I) Y: j `9 `4 X* x& G
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, e5 d$ Y1 ~: E' i: E3 { 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。* ]$ T) T4 |2 ~( G
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) X, r" J+ e) g' m( r 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。# L g6 Z; r j& k& Y0 f$ b! Z
0 { c& }: E! F/ x/ q 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。5 l1 D& @! T% m
% s" S+ P, I" n# Z. [# L4 X 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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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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5 C8 O' @" t( L! `0 o, \ 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 h7 t" w. _$ [
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可以观察到:
: o2 \2 `; H" |. F3 k8 q' e1 ] 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。" g! L, \4 W. H; ?: o) x
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。
! {: v! S: G( A* }) X! u 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。! k6 W) g9 h2 b+ i; s8 ?
6 a' ]$ ^% S$ ~# a% A' ~ 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。
! w( E7 Y* @. C" G4 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。}
1 _! }3 V+ o& b# f0 J 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。) g; d: D+ n. S% g8 W. M
只是华罗庚已经去世,没有办法与华罗庚对等讨论了。+ R1 s9 G' U" I
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在今天,也曾经与活着的人讨论过。9 X- q9 c) u# ^/ M! V2 {4 X
例程代展。
, ?* W0 u d4 V0 B& B; p, o 程代展就在科学网中提到过五次方程根式解和三等分角。5 p4 a2 S- Z+ h0 e+ 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。
' A. F" v$ y& `) v7 `% `" j! ]$ J 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。, z7 ?0 p1 o( Q
程代展-----中科院数学研究员,关肇直的研究生。* \: S. L4 k4 y
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还有李尚志。
! Z5 N" V9 W/ p; I, v" r& Q. l 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。
. I; H5 c5 t& I N 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”。
: X7 d( f# l& s. V( K9 C 李尚志通过彭翕成在网上发表文章:
# x7 s" _1 F# v% ^8 }; R (别把我吹捧成伽罗瓦 李尚志 彭翕成讲数学 2017-05-07)9 }( a T) v8 ?! m& _
(李尚志:关于百家争鸣的对话 彭翕成讲数学 2017-05-23)
1 W0 g8 a2 P$ p& P5 T% P; z 李尚志在文中称别人是“民科”“草寇”。% C. J. W) D: J0 z3 T( l! K0 p
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”。
: w8 [7 E( r; I5 p7 [ h: x& Z0 n q- n 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。* M/ J* s$ Q/ J+ R7 x
# \9 h4 S$ ]) G& x' P% I( P 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”。2 l$ P3 H! y: |: Z
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。
7 H9 t8 P/ `; }- L 彭翕成发表了-----【彭翕成的公开道歉 2017-07-31 09:44】一文。* H8 i1 U; Y+ q0 q" V+ @
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。”。
& S2 _$ {0 e6 [# a: \- E 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。
# T+ ~1 c- D0 x# f% T
/ G5 X) a: l; h: x& Z7 k 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。; X8 C$ B6 b9 Q. M* y$ a# S, O, V
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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。: y+ V/ W7 C( z7 J: S$ g9 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。
# S# @+ A/ d9 \. T2 G7 U
, I q/ J* C% D. _7 d" r) l 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 T8 n) T) H5 b: r 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。
% B* Y9 \/ q( A, u' R 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。) _6 Y# }) w/ L6 s9 }& s9 L
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2 H; E) t$ R# [" ]8 Z附:3 l# l9 d( }! _
/ O4 i- j! Y; o$ P" T) O(《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。)
' V6 { M2 d, r! W张卜天:《几何原本》译后记:
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2 x3 d4 e4 r& U; s! e# Y! e, ]【《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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张卜天译《几何原本》卷一定义:
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【1 点是没有部分的东西】- z0 L. {4 Q+ g! j5 Q8 x: d# ^, I
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【3 线之端是点】
4 a5 p* A) `7 X+ ]7 }' b# l! J& r: }
) I. @; l3 @) V8 c$ }. p9 I2 a$ e2 a【4 直线是其上均匀放置着点的线】( z- C: J3 |0 [0 D2 \$ p7 @: [+ N
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; P% S j; ]" o. ~2 o9 D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?
* G/ x0 j& C, P$ \9 M9 g/ k4 s& l) L% @" G+ U% M! o2 N
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?" W4 D. z* X2 V
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8 S5 y, y \' B0 O0 T* }# w. X, m张卜天译《几何原本》卷七定义:7 l6 p# W8 G# e
' Z3 Y/ y% R) \% { k
【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”。】. K$ e; R6 e: O' x' K0 j
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8 H4 s1 H9 X t& A4 c1 k9 u3 ?5 Y8 A# Q& M
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。
+ K' ^- r3 J3 {- F& i8 l4 E3 I0 |* f$ F
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问题是:9 [- h! q: a- }% W, h; @' q9 S
& a0 ~8 Y9 ?3 a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?# ]8 {& C7 y5 j% v; X7 s
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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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