“第五公设”和“非欧几何”都是什么啊?具体含义,麻烦解释的通俗易懂些!

Question

“第五公设”和“非欧几何”都是什么啊?
具体含义,麻烦解释的通俗易懂些!

Answer 1

第五公设内容为：同平面内一条直线和另外两条直线相交,若在直线同侧的两个内角之和小于180°,则这两条直线经无限延长后在这一侧一定相交.

第五公设又称为平行公设,可以导出下述命题：
通过一个不在直线上的点,有且仅有一条不与该直线相交的直线.
非欧几何
开放分类： 科学、数学、几何
非欧几何学是一门大的数学分支,一般来讲 ,他有广义、狭义、通常意义这三个方面的不同含义.所谓广义式泛指一切和欧几里的几何学不同的几何学,狭义的非欧几何只是指罗氏几何来说的,至于通常意义的非欧几何,就是指罗氏几何和黎曼几何这两种几何.
欧几里得的《几何原本》提出了五条公设,长期以来,数学家们发现第五公设和前四个公设比较起来,显得文字叙述冗长,而且也不那么显而易见.
有些数学家还注意到欧几里得在《几何原本》一书中直到第二十九个命题中才用到,而且以后再也没有使用.也就是说,在《几何原本》中可以不依靠第五公设而推出前二十八个命题.
因此,一些数学家提出,第五公设能不能不作为公设,而作为定理?能不能依靠前四个公设来证明第五公设?这就是几何发展史上最著名的,争论了长达两千多年的关于“平行线理论”的讨论.
由于证明第五公设的问题始终得不到解决,人们逐渐怀疑证明的路子走的对不对?第五公设到底能不能证明?
到了十九世纪二十年代,俄国喀山大学教授罗巴切夫斯基在证明第五公设的过程中,他走了另一条路子.他提出了一个和欧式平行公理相矛盾的命题,用它来代替第五公设,然后与欧式几何的前四个公设结合成一个公理系统,展开一系列的推理.他认为如果这个系统为基础的推理中出现矛盾,就等于证明了第五公设.我们知道,这其实就是数学中的反证法.
但是,在他极为细致深入的推理过程中,得出了一个又一个在直觉上匪夷所思,但在逻辑上毫无矛盾的命题.最后,罗巴切夫斯基得出两个重要的结论：
第一,第五公设不能被证明.
第二,在新的公理体系中展开的一连串推理,得到了一系列在逻辑上无矛盾的新的定理,并形成了新的理论.这个理论像欧式几何一样是完善的、严密的几何学.
这种几何学被称为罗巴切夫斯基几何,简称罗氏几何.这是第一个被提出的非欧几何学.
从罗巴切夫斯基创立的非欧几何学中,可以得出一个极为重要的、具有普遍意义的结论：逻辑上互不矛盾的一组假设都有可能提供一种几何学.
几乎在罗巴切夫斯基创立非欧几何学的同时,匈牙利数学家鲍耶·雅诺什也发现了第五公设不可证明和非欧几何学的存在.鲍耶在研究非欧几何学的过程中也遭到了家庭、社会的冷漠对待.他的父亲——数学家鲍耶·法尔卡什认为研究第五公设是耗费精力劳而无功的蠢事,劝他放弃这种研究.但鲍耶·雅诺什坚持为发展新的几何学而辛勤工作.终于在1832年,在他的父亲的一本著作里,以附录的形式发表了研究结果.
那个时代被誉为“数学王子”的高斯也发现第五公设不能证明,并且研究了非欧几何.但是高斯害怕这种理论会遭到当时教会力量的打击和迫害,不敢公开发表自己的研究成果,只是在书信中向自己的朋友表示了自己的看法,也不敢站出来公开支持罗巴切夫斯基、鲍耶他们的新理论.
罗氏几何
罗氏几何学的公理系统和欧式几何学不同的地方仅仅是把欧式几何平行公理用“从直线外一点,至少可以做两条直线和这条直线平行”来代替,其他公理基本相同.由于平行公理不同,经过演绎推理却引出了一连串和欧式几何内容不同的新的几何命题.
我们知道,罗氏几何除了一个平行公理之外采用了欧式几何的一切公理.因此,凡是不涉及到平行公理的几何命题,在欧式几何中如果是正确的,在罗氏几何中也同样是正确的.在欧式几何中,凡涉及到平行公理的命题,再罗氏几何中都不成立,他们都相应地含有新的意义.下面举几个例子加以说明：