Kezdetek | |
---|---|
másik görög Στοιχεῖα | |
| |
Szerző | Eukleidész |
Eredeti nyelv | ősi görög |
Az eredeti megjelent | Kr.e. 3. század e. |
Szöveg a Wikiforrásban | |
Szöveg harmadik fél webhelyén ( angol ) Szöveg harmadik fél webhelyén ( angol) Szöveg harmadik fél webhelyén | |
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon |
A "Kezdetek" ( görögül Στοιχεῖα , lat. Elementa ) Eukleidész fő műve , amelyet Kr.e. 300 körül írt. e. és elkötelezett a geometria és a számelmélet szisztematikus felépítése iránt . Az ókori matematika csúcsának tekintik , háromszáz éves fejlődésének eredményeként és a későbbi kutatások alapjául. Az Elemek Pitanai Autolycus két művével együtt a legrégebbi az ősi matematikai munkák közül, amelyek napjainkig jutottak el; Eukleidész elődeinek összes műve csak hivatkozásokból és a későbbi kommentátoroktól származó idézetekből ismert.
A „kezdetek” óriási hatást gyakoroltak a matematika fejlődésére egészen a modern időkig , a munka magas intellektuális szintjét és alapvető jelentőségét a tudomány egésze szempontjából korunk kulcstudósai is megjegyzik [2] . A könyvet a világ számos nyelvére lefordították, a "Kezdetek" utánnyomások számát tekintve nincs párjuk a világi könyvek között.
Proklosz arról számol be ( Eudemusra hivatkozva ), hogy Eukleidész előtt is születtek hasonló írások: Az Elemeket Khioszi Hippokratész , valamint Leontész és Theeudius platonisták írták . De ezek az írások láthatóan elvesztek az ókorban.
A „Kezdetek” szövege évszázadok óta vita tárgya, és számos kommentár is született hozzájuk. Az ókori kommentárokból megmaradt Proklosz [3] szövege , amely a görög matematika történetének és módszertanának legfontosabb forrása. Ebben Proklosz röviden összefoglalja a görög matematika történetét (az úgynevezett "geometriai eudémikus katalógus"), tárgyalja Eukleidész módszere és Arisztotelész logikája közötti kapcsolatot , valamint a képzelőerő szerepét a bizonyításokban. Az ókori kommentátorok közé tartozik az alexandriai Theon, az alexandriai Pappus ; a fő reneszánsz kommentátorok Pierre de la Ramais [4] , Federigo Commandino [5] , Christoph Schlussel (Clavius) [6] és Henry Saville .
Planimetria , testgeometria , aritmetika , számelmélet , Eudoxus - relációk az Elemekben kerülnek kifejtésre . Heiberg klasszikus rekonstrukciójában a teljes mű 13 könyvből áll. Hagyományosan ezekhez csatlakozik két könyv öt szabályos poliéderről, amelyeket Alexandriai Hypsiclesnek és Milétusi Izidor iskolájának tulajdonítanak .
Az Elemekben a bemutatás szigorúan deduktív jellegű . Minden könyv definíciókkal kezdődik. Az első könyvben a definíciókat axiómák és posztulátumok követik. Utána mondatok következnek, amelyek feladatokra (amiben valamit építeni kell) és tételekre (amiben valamit bizonyítani kell) oszlanak. A definíciók, axiómák, posztulátumok és állítások számozottak, például az „ I, Definitions, 2 ” hivatkozás az első könyv második definíciója. A "Kezdetek" 13 könyvében 130 definíció, 5 posztulátum, 5 (kiadások szerint - 9) axióma, 16 lemma és 465 tétel található (beleértve a szerkesztési problémákat is) [7] .
Az első könyv definíciókkal kezdődik, amelyek közül az első hét ( I, Definitions, 1-7 ) így hangzik:
A reneszánsz kommentátorok inkább azt mondták, hogy a pont az a hely, ahol nincs kiterjedés. A modern szerzők ezzel szemben elismerik az alapfogalmak meghatározásának lehetetlenségét, különösen Hilbert A geometria alapjai című művében [8] ez a megközelítés .
A definíciókhoz Eukleidész posztulátumokat idéz ( I, Postulates, 1-5 ):
Euklidész axiomatikájának utolsó posztulátuma – a híres ötödik posztulátum – más, intuitívan nyilvánvaló posztulátumok mellett idegennek tűnik. Nehéz megfogalmazása bizonyos tiltakozás érzését ébreszti, azt a vágyat, hogy bizonyítékot találjanak rá, és kizárják az axiómák sorából. Ilyen bizonyításra már az ókorban is kísérletet tett Ptolemaiosz és Proklosz ; és a modern időkben ezekből a kísérletekből fejlődött ki a nem euklideszi geometria . Az I. könyv első 28 tétele az abszolút geometriára vonatkozik , vagyis nem támaszkodik a V posztulátumra.
A posztulátumokat követik az axiómák ( I, Axiómák, 1-9 ), amelyek általános állítások jellegével bírnak, amelyek mind a számokra, mind a folytonos mennyiségekre vonatkoznak:
Zárójelben az axiómák szerepelnek, amelyek hovatartozását Euclid Geiberghez, a „Kezdetek” szövegének klasszikus rekonstrukciójának szerzőjéhez kétségesnek tartották. A 4-5. posztulátumok ( I, Posztulátumok, 4-5 ) számos listában axiómaként működnek ( I, Axiómák, 10-11 ).
Az axiómákat három tétel követi, amelyek régóta vitatott konstrukciós problémák. Tehát a második ( I, Állítások, 2 ) javaslata "egy adott pontból egy adott egyenessel egyenlő egyenes elhalasztására." A probléma nem trivialitása abban rejlik, hogy Eukleidész nem helyezi át a szakaszt egy egyenesbe az iránytű megfelelő megoldásával, illegálisnak tekintve az ilyen műveletet, és a harmadik posztulátumot használja ( I, Posztulátumok, 3 ). váratlanul szűk értelemben.
A háromszögek egyenlőségének kritériumát kifejező negyedik tétel ( I, Javaslatok, 4 ) bizonyításakor Eukleidész a posztulátumokban és axiómákban semmilyen módon nem leírt szuperpozíciós módszert alkalmazza. Minden kommentátor felfigyelt erre a hézagra, Hilbert nem talált jobbat, mint a három oldal háromszögeinek egyenlőségének jelét ( I, Állítások, 8 ) III-5 axiómává tenni rendszerében. Másrészt a negyedik posztulátum ( I, Posztulátumok, 4 ) ma már szokásosan bizonyított, ahogy Christian Wolff tette először [9] , Hilbert ezt az állítást a kongruencia axiómáiból vezeti le [10] .
Ezután megvizsgáljuk a háromszögek egyenlőségének és egyenlőtlenségének különböző eseteit; tételek párhuzamos egyenesekről és paralelogrammákról; az ún. "lokális" tételek a háromszögek és paralelogrammák területének egyenlőségéről ugyanazon az alapon és azonos magasság alatt. Az I. könyv a Pitagorasz-tétellel zárul .
II. könyv - az úgynevezett „geometriai algebra” tételei.
III. könyv -javaslat a körökről , azok érintőiről és húrjairól , középponti és beírt szögeiről .
IV. könyv - Javaslatok a beírt és körülírt sokszögekről , a szabályos sokszögek felépítéséről .
Az V. könyv egy általános összefüggéselmélet, amelyet Cnidus Eudoxus dolgozott ki .
VI. könyv - a geometriai alakzatok hasonlóságának tana . Ez a könyv befejezi az euklideszi planimetriát .
A VII., VIII. és IX. könyv az elméleti aritmetikának szól. Euklidész kizárólag a természetes számokat tekinti számoknak ; számára "A szám az egységek gyűjteménye". Itt megfogalmazzuk az oszthatóság és az arányok elméletét, bizonyítjuk a prímszámok halmazának végtelenségét, megadjuk Eukleidész algoritmusát két szám legnagyobb közös osztójának megkeresésére , még tökéletes számokat is építünk . Eukleidész is bizonyítja a geometriai haladás összegének képletét .
Az X könyv az összemérhetetlen mennyiségek osztályozása. Ez a "Kezdetek" könyvek közül a legterjedelmesebb.
XI. könyv - a sztereometria kezdetei: tételek a vonalak és síkok kölcsönös elrendezéséről; tételek a térszögekről , a paralelepipedon térfogatáról és a prizmáról , tételek a paralelepipedonok egyenlőségéről és hasonlóságáról.
XII. könyv - tételek piramisokról és kimerítési módszerrel igazolva . Itt például bebizonyosodik az a tétel, hogy egy kúp térfogata egyharmada egy azonos talpú és magasságú henger térfogatának.
XIII. könyv - szabályos poliéderek felépítése ; bizonyíték arra, hogy pontosan öt szabályos poliéder létezik.
Eukleidész a könyvben sehol nem hivatkozik más görög matematikusokra, bár kétségtelenül az eredményeikre támaszkodik. A tudománytörténészek [11] [12] kimutatták, hogy Eukleidész munkájának prototípusa az ókori matematikusok korábbi írásai voltak:
Vita tárgyát képezi az a kérdés, hogy az „Elemek” magukban foglalják-e magának Eukleidész eredményeit, vagy a szerzőt csak a felhalmozott tudás rendszerezése és egységesítése foglalkoztatta. Feltételezhető, hogy a szabályos 15-szögű konstrukció algoritmusát Eukleidész fejlesztette ki; valószínűleg ő készítette az axiómák és posztulátumok kiválasztását és végső megfogalmazását is [13] .
Összességében az „Elvek” tartalma lefedi az ókori elméleti matematika jelentős részét. Az ókori görög matematikusok által ismert anyagok egy része azonban ezen a munkán kívül maradt - például a kúpszelvények (Eukleidész külön munkát szentelt nekik, amely nem maradt fenn), a kerület , a közelítő számítások elmélete .
Könyvszám | Más könyvektől való függőség [7] |
---|---|
egy | Független |
2 | az 1. könyvből merít |
3 | Az 1. könyv és a 2. könyv 5., 6. mondata alapján |
négy | A 2. könyv 1. és 3. könyvére és 11. tételére támaszkodik |
5 | Független |
6 | Az 1., 5. könyv és a 3. könyv 27. és 31. mondata alapján |
7 | Független |
nyolc | Az 5., 7. könyv definíciói alapján |
9 | A 7., 8. könyv és a 2. könyv 3., 4. mondata alapján |
tíz | Az 5., 6. könyvre támaszkodik; 44., 47. mondat az 1. könyvből 31. mondat a 3. könyvből 4., 11., 26. mondat a 7. könyvből 1., 24., 26. mondat a 9. könyvből |
tizenegy | Az 1., 5., 6. könyvre, a 3. könyv 31. mondatára és a 4. könyv 1. mondatára támaszkodik |
12 | Az 1., 3., 5., 6., 11. könyvre, a 4. könyv 6., 7. mondatára és a 10. könyv 1. mondatára támaszkodik |
13 | A 2. könyv 1., 3., 4., 5., 6., 10., 11. könyvére és 4. mondatára támaszkodik |
A maga idejében és egészen (körülbelül) a 19. századig az Elemeket a matematikai elmélet logikai kifejtésének modelljének tekintették. Descartes , Newton , sőt Spinoza műveinek szerkezetét is az "Elvek" mintájára alakították ki. Azonban már az ókorban kritikailag felfigyeltek Eukleidész munkájának néhány hiányosságára - például Arkhimédész indokolta az " Arkhimédész axiómája " hozzáadásának szükségességét (amelyet az Euklidész előtt élt Eudox fogalmazott meg). Idővel fokozatosan nőtt a felismert hiányosságok száma. A modern nézetek mind a geometria, mind az aritmetika indoklásáról, tartalmáról és módszereiről jelentősen eltérnek az ókoriaktól [14] .
Először is, most az egyenesen végtelen hosszúságú vonalat értünk. Az ókori tudósok teljesen elkerülték a tényleges végtelen fogalmát , Eukleidész mindenhol csak véges vonalszakaszokat használ [15] . Euklidész párhuzamossági posztulátuma láthatóan emiatt meglehetősen körülményesen megfogalmazott – de van lokális jellege, vagyis egy eseményt ír le a sík egy korlátozott szakaszán, míg például Proklosz axiómája ("csak egy egyenes párhuzamos az adotthoz egy egyenesen kívüli ponton halad át" ) a párhuzamosság tényét állítja, amihez az egész végtelen egyenest figyelembe kell venni [16] . Az Elemek másik archaikus sajátossága, hogy csak kétféle görbére korlátozódik - az egyenesekre és a körökre, amelyeket a görögök az egyetlen tökéletesnek tartottak [17] , valamint a túl szűk számfogalom, amely nem tartalmazta az irracionális számokat , és ezért . az ókori matematikusokat arra kényszerítette, hogy szükségtelenül párhuzamot vezessenek be az aritmetikával, a „geometriai mennyiségek” számítását („geometriai algebra”, a „Kezdetek” II. könyve) [18] .
Eukleidész sok kommentátora megjegyezte, hogy a geometriai fogalmak általuk megadott definíciói üresek, és nem hoznak létre mást, mint egy vizuális képet - például "egy vonal hosszúság szélesség nélkül". Valójában ilyen "definíciók" sehol máshol nem szerepelnek a szövegben, egyetlen tétel sem épül rájuk [14] . Mint fentebb említettük, Eukleidész IV. posztulátuma az összes derékszög egyenlőségéről redundánsnak bizonyult, tételként bizonyítható [19] [20] .
Ezen túlmenően, a tételek minden bizonyításának tervszerűen explicit módon megfogalmazott axiómákból kell következnie. Valójában sok Eukleidész ténye hallgatólagos vagy vizuális bizonyítékokon alapul. Ez mindenekelőtt a mozgás fogalmára vonatkozik , amelyet implicit módon sok helyen használnak - például háromszögek egymásra helyezésekor az egyenlőség jeleinek bizonyítására. Ezt a tényt Proclus már jelentős módszertani hiányosságként jegyezte meg. Eukleidész nem adta meg a mozgás axiómáit, talán azért, hogy ne keverje össze a magas geometriát az "alacsony" mechanikával. Az axiomatika modern szerzői a „ kongruencia -axiómák ” egy speciális csoportját kínálják [21] [22] .
Eukleidész már a legelső állítás bizonyításakor ("egyenlő oldalú háromszög bármely szakaszra építhető") arra utal, hogy két R sugarú kör , amelyek középpontjai R távolságra vannak , két pontban metszi egymást. Ez egyetlen axiómából sem következik [23] ; a logikai teljességhez hozzá kell adni a folytonosság axiómáját . Hasonló kihagyások fordulnak elő egy egyenes és egy kör metszéspontjában [24] , a meghatározatlan "között lenni" fogalom használatában (pontokra) és számos más helyen. Euklidész axiomatikája nem teszi lehetővé például annak bizonyítását, hogy nincs olyan egyenes, amely a háromszög mindhárom oldalát átmenne.
Eukleidész számos kommentátora ismételten kísérletet tett a feltárt hiányosságok kijavítására – növelték az axiómák számát, finomították a megfogalmazásokat és a bizonyításokat [14] . Egyes kommentátorok (például Alexandriai Theon és Christopher Clavius ) közvetlenül az euklideszi szövegben javították ki, amikor újranyomták. Az axiomatika átdolgozott és jelentősen bővített változata, amelyet Pierre Erigon 1632-ben javasolt, sikertelen volt [25] . Az első jelentős eredmény ebben az irányban Moritz Pasch német matematikus Lectures on New Geometry című monográfiája (1882) [26] volt . A befejezés Hilbert modern geometriai axiomatikája (1899) volt. Ez, akárcsak különféle változatai, logikailag teljes , és sehol nem alapul intuitív bizonyítékokon [27] .
A 19. század egyik legfontosabb felfedezése a következetes, nem euklideszi geometriák felfedezése és tanulmányozása volt ; megmutatta, hogy az euklideszi geometria túlnyomó alkalmazása a gyakorlatban nem jelenti azt, hogy ez a geometria az egyetlen lehetséges.
Az ókori városok ásatása során több papiruszra bukkantak, amelyek Eukleidész "Kezdeteinek" apró töredékeit tartalmazták. A leghíresebbet a "papiruszok városában" Oxyrhynchusban találták 1896-1897 - ben , és a második könyv egyik kijelentésének megfogalmazását tartalmazza rajzzal ( II, Javaslatok, 5 ) [28] .
Euklidész elemeinek görög szövege bizánci kéziratokból ismert, amelyek közül a két leghíresebbet a Bodlei Könyvtárban [29] és a Vatikáni Apostoli Könyvtárban őrzik (kétkötetes vatikáni kézirat) [30] .
Ezek alapján, és a „Kezdetek” arab fordításait is figyelembe véve (a IX. századra és későbbre keltezett) az eredeti szöveget Geiberg dán tudománytörténész rekonstruálta a 19. század végén, módszerei a következők: részletesen leírta Thomas Heath [31] . Geiberg a 9-11. századi modern kutatók által keltezett 8 görög kézirat rekonstrukciójához használta fel. E kéziratok közül hétnek a címében szerepel a „Theon kiadásából” vagy „Theon előadásaiból” megjelölés , ezért ezeket Theon-nak nevezik. A vatikáni kéziraton nincs ilyen jel, és Theon nem szerkesztette. A teoni kéziratok különböznek egymástól, és kevés közös vonás van, ami megkülönbözteti őket a vatikáni kézirattól (a legjelentősebb a IV. könyv vége). A kéziratok margóján számos, részben Proklosz-féle kommentár található, amelyek az Elemeket a görög kultúra kontextusába illesztik, például arról számolnak be, hogy Pythagoras, miután felfedezte tételét, bikákat áldozott fel.
A bizánci kéziratok beszerzésének története homályos. Valószínűleg már a 16. században érkeztek Európába, de nem publikálták. A görög szöveg első kiadása, amelyet Johann Herwagen készített 1533 és 1558 között, Simon Gryner (más néven Grynaeus, a bázeli egyetem görög professzora ) szerkesztette, olyan kéziratokat használ, amelyek Heiberg szerint rossz másolatok a XVI. . Csak 1808-ban, a napóleoni kisajátítások idején talált Peyrard három kéziratot Rómában, és ezek közül a legfontosabbat, a kétkötetes vatikáni kéziratot.
Európában a latin Euklidész „kezdetei” a középkorban és a reneszánszban is jól ismertek voltak , de távolról sem a megszokott formájukban. Az Euklidész elemeinek töredékeit tartalmazó középkori latin értekezéseket Volkerts [32] müncheni tudós katalogizálta , aki a kéziratokat a következő csoportokra osztotta:
Az Euclid's Elements nyomtatott kiadásait Thomas-Stanford katalogizálja [34] . A Principia első nyomtatott kiadását [35] Erhard Ratdolt készítette Velencében 1482 -ben , és a Principiát Campano kezelésében reprodukálta. A következő kiadás nem az elsőt másolta, Bartolomeo Zamberti készítette 1505 -ben . Az előszóból tudható, hogy Zamberti fordította le a görög kéziratot, amely Theon feldolgozásában a „Kezdeteket” közvetíti, Heiberg azonban nem tudta azonosítani.
A 16. században úgy tartották, hogy Eukleidész csak a tételek megfogalmazásához tartozik, míg a bizonyításokat később találták ki; a Principia bizonyítás nélküli kiadásait, valamint Campana és Zamberti [36] bizonyítékait összehasonlító kiadásokat terjesztettek . Ennek a nézetnek teljesen szilárd alapja volt: a 16. század elején megjelent Boethius geometriája [37] , amely egyben Euklidész elemeinek fordítása is volt, de ez a kiadás nem tartalmazott bizonyítékot. Azt is hitték, hogy a szó szerinti jelölés használata a bizonyításokban magában foglalja a szó szerinti algebra ismeretét. Ezt a nézetet a 17. században elvetették.
A „Kezdetek” első orosz nyelvű kiadása 1739-ben jelent meg; a könyvet Szentpéterváron adták ki "Euklideszi elemek tizenkét nephtoni könyvből válogatott és nyolc könyvbe Andrei Farkhvarson matematikaprofesszor révén, rövidítve, latinról oroszra fordította Ivan Satarov sebész" [38] . A fordítást Ivan Satarov végezte Henry Farvarson skót matematikus irányításával , aki akkoriban az orosz haditengerészetnél szolgált [39] . A címben szereplő Newton ("Nefton") neve vagy félreértésből, vagy reklámcélból szerepel, semmi köze a könyv tartalmához. A fordítás Andre Taque "Kezdetek" rövidített és modernizált francia kiadásából készült , ahol a fordítók számos számpéldát és kritikai megjegyzést tettek hozzá [38] [40] .
Kicsit később újabb 2 fordítás jelent meg, szintén 8 könyvre csökkentve:
Szinte teljesen (kivéve a X. könyvet) az orosz nyelvű "Kezdetek" Foma Petrusevszkij [41] fordításában jelent meg : az 1-6. és a 11-13. könyv 1819-ben, a 7-9. könyv 1835-ben [42] . 1880-ban Vascsenko-Zakharcsenko [43] fordítása jelent meg . Egy másik rövidített fordítás jelent meg Kremenchugban (1877) "Euclid's Geometry nyolc könyve" címmel; A fordítást A. A. Sokovich (1840-1886), a helyi reáliskola igazgatója irányításával ennek az iskolának két tanulója végezte [44] .
Az utolsó teljes akadémiai kiadás 1949-1951-ben jelent meg, görögről fordította, és Dmitrij Mordukhaj-Boltovszkij kommentárt írt .
A 9-10. században a Bagdadi Bölcsesség Házának tudósai lefordították arab nyelvre a „Kezdeteket”; ez a könyv az iszlám országaiban vált híressé, többször is újranyomták a jelentősebb matematikusok, köztük Yehuda Alkharisi és ibn Malik megjegyzéseivel .
A 11. században Grigor Magisztros a „Kezdeteket” görögről örményre fordította [45] .
A 11-12. században jelentek meg Európában Eukleidész első latin fordításai. A Principia első nyomtatott kiadása röviddel a nyomtatás feltalálása után , 1482-ben jelent meg.
Kínai nyelven a "Kezdetek" első 6 könyvét Matteo Ricci adta ki kínai küldetése során (1583-1610). Wylie brit misszionárius teljes fordítása Zeng Guofan dicsérő előszavával jelent meg , 1865-ben.
Szótárak és enciklopédiák | ||||
---|---|---|---|---|
|
Matematika az ókori Görögországban | |
---|---|
Matematikusok |
|
Értekezések | |
Befolyása alatt | |
Befolyás | |
táblázatok | A görög matematikusok kronológiai táblázata |
Feladatok |