هندسه نااقلیدسی و انحنای فضا

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: مقدمه
علومی كه از یونان باستان توسط اندیشمندان اسلامی محافظت و تكمیل شد، از قرون یازدهم میلادی به بعد به اروپا منتقل شد، بیشتر شامل ریاضی و فلسفه ی طبیعی بود. فلسفه ی طبیعی توسط كوپرنیك، برونو، كپلر و گالیله به چالش كشیده شد و از آن میان فیزیك نیوتنی بیرون آمد. چون كلیسا خود را مدافع فلسفه طبیعی یونان می دانست و كنكاش در آن با خطرات زیادی همراه بود، اندیشمندان كنجكاو بیشتر به ریاضیات می پرداختند، زیرا كلیسا نسبت به آن حساسیت نشان نمی داد. بنابراین ریاضیات نسبت به فیزیك از پیشرفت بیشتری برخوردار بود. یكی از شاخه های مهم ریاضیات هندسه بود كه آن هم در هندسه ی اقلیدسی خلاصه می شد.
در هندسه ی اقلیدسی یكسری مفاهیم اولیه نظیر خط و نقطه تعریف شده بود و پنچ اصل را به عنوان بدیهیات پذیرفته بودند و سایر قضایا را با استفاده از این اصول استنتاج می كردند. اما اصل پنجم چندان بدیهی به نظر نمی رسید. بنابر اصل پنجم اقلیدس از یك نقطه خارج از یك خط، یك خط و تنها یك خط می توان موازی با خط مفروض رسم كرد. برخی از ریاضیدانان مدعی بودند كه این اصل را می توان به عنوان یك قضیه ثابت كرد. در این راه بسیاری از ریاضیدانان تلاش زیادی كردند و نتیجه نگرفتند. خیام ضمن جستجوی راهی برای اثبات "اصل توازی" مبتكر مفهوم عمیقی در هندسه شد. در تلاش برای اثبات این اصل، خیام گزاره هایی را بیان كرد كه كاملا مطابق گزاره هایی بود كه چند قرن بعد توسط والیس و ساكری ریاضیدانان اروپایی بیان شد و راه را برای ظهور هندسه های نااقلیدسی در قرن نوزدهم هموار كرد. سرانجام و پس از دو هزار سال اصولی متفاوت با آن بیان كردند و هندسه های نااقلیدسی شكل گرفت. بدین ترتیب علاوه بر فلسفه ی طبیعی ریاضیات نیز از انحصار یونانی خارج و در مسیری جدید قرار گرفت و آزاد اندیشی در ریاضیات آغاز گردید.
۱-۵ اصطلاحات بنیادی ریاضیات
طی قرنهای متمادی ریاضیدانان اشیاء و موضوع های مورد مطلعه ی خود از قبیل نقطه و خط و عدد را همچون كمیت هایی در نظر می گرفتند كه در نفس خویش وجود دارند. این موجودات همواره همه ی كوششهای را كه برای تعریف و توصیف شایسته ی آنان انجام می شد را با شكست مواجه می ساختند. بتدریج این نكته بر ریاضیدانان قرن نوزدهم آشكار گردید كه تعیین مفهوم این موجودات نمی تواند در داخل ریاضیات معنایی داشته باشد. حتی اگر اصولاً دارای معنایی باشند.
بنابراین، اینكه اعداد، نقطه و خط در واقع چه هستند در علوم ریاضی نه قابل بحث است و نه احتیاجی به این بحث هست. یك وقت براتراند راسل گفته بود كه ریاضیات موضوعی است كه در آن نه می دانیم از چه سخن می گوییم و نه می دانیم آنچه كه می گوییم درست است.
دلیل آن این است كه برخی از اصطلاحات اولیه نظیر نقطه، خط و صفحه تعریف نشده اند و ممكن است به جای آنها اصطلاحات دیگری بگذاریم بی آنكه در درستی نتایج تاثیری داشته باشد. مثلاً می توانیم به جای آنكه بگوییم دو نقطه فقط یك خط را مشخص می كند، می توانیم بگوییم دو آلفا یك بتا را مشخص می كند. با وجود تغییری كه در اصطلاحات دادیم، باز هم اثبات همه ی قضایای ما معتبر خواهد ماند، زیرا كه دلیل های درست به شكل نمودار بسته نیستند، بلكه فقط به اصول موضوع كه وضع شده اند و قواعد منطق بستگی دارند.
بنابراین، ریاضیات تمرینی است كاملاً صوری برای استخراج برخی نتایج از بعضی مقدمات صوری. ریاضیات احكامی می سازند به صورت هرگاه چنین باشد، آنگاه چنان خواهد شد و اساساً در آن صحبتی از معنی فرضها یا راست بودن آنها نیست. این دیدگاه (صوریگرایی) با عقیده ی كهن تری كه ریاضیات را حقیقت محض می پنداشت و كشف هندسه های نااقلیدسی بنای آن را درهم ریخت، جدایی اساسی دارد. این كشف اثر آزادی بخشی بر ریاضیدانان داشت.
۲-۵ اشكالات وارد بر هندسه اقلیدسی
هندسه ی اقلیدسی بر اساس پنچ اصل موضوع زیر شكل گرفت:
اصل اول - از هر نقطه می توان خط مستقیمی به هر نقطه ی دیگر كشید.
اصل دوم - هر پاره خط مستقیم را می توان روی همان خط به طور نامحدود امتداد داد.
اصل سوم - می توان دایره ای با هر نقطه دلخواه به عنوان مركز آن و با شعاعی مساوی هر پاره خط رسم كرد.
اصل چهارم - همه ی زوایای قائمه با هم مساوی اند.
اصل پنجم - از یك نقطه خارج یك خط، یك خط و و تنها یك خط می توان موازی با خط مفروض رسم كرد.
اصل پنجم اقلیدس كه ایجاز سایر اصول را نداشت، به هیچوجه واجد صفت بدیهی نبود. در واقع این اصل بیشتر به یك قضیه شباهت داشت تا به یك اصل. بنابراین طبیعی بود كه لزوم واقعی آن به عنوان یك اصل مورد سئوال قرار گیرد. زیرا چنین تصور می شد كه شاید بتوان آن را به عنوان یك قضیه نه اصل از سایر اصول استخراج كرد، یا حداقل به جای آن می توان معادل قابل قبول تری قرار داد.
در طول تاریخ ریاضیدانان بسیاری از جمله، خواجه نصیرالدین طوسی، جان والیس، لژاندر، فوركوش بویوئی و ... تلاش كردند اصل پنجم اقلیدس را با استفاده از سایر اصول نتیجه بگیرنر و آن را به عنوان یك قضیه اثبات كنند. اما تمام تلاشها بی نتیجه بود و در اثبات دچار خطا می شدند و به نوعی همین اصل را در اثباط خود به كار می بردند. دلامبر این وضع را افتضاح هندسه نامید.

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 195]