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非欧几何学的诠释。就这样,便消除了迄今关涉二维几何学的反对意见。
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可以很容易地把贝尔特拉米的推理推广到三维几何学。不排斥四维空间的心智将不会从中看到困难,但这种心智寥寥无几。因此,我宁可在其他方面继续讲下去。
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考虑某一平面,我将称其为基本平面,并编制一种词典,使写在两列中的两组术语一一对应,就像在普遍词典中其意义相同的两种语言的词相对应一样:
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空间:位于基本平面以上的空间部分。
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平面:与基本平面正交的球面。
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直线:与基本平面正交的圆。
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球面:球面。
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圆:圆。
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角:角。
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两点之间的距离:这两点以及基本平面与通过这两点的、并与之正交的圆的交点之交比的对数。如此等等。
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现在,以罗巴契夫斯基定理为例,并借助这本词典翻译它们,正如我们用德英词典翻译德文文本一样。这样,我们将得到普通几何学的定理。例如,有一罗巴契夫斯基定理:“三角形的角之和小于两直角”,它可以这样翻译为:“如果一曲线三角形的边延长后是与基本平面正交的圆弧线,则这个曲线三角形的角之和将小于两直角。”于是,不管把罗巴契夫斯基假设的推论推得多么远,它们将永远也不会导致矛盾。事实上,假如两个罗巴契夫斯基定理是矛盾的,那么它势必与借助于我们的词典所翻译的这两个定理的译文相同,但是这些译文是普通几何学的定理,而没有人对普通几何学无矛盾表示怀疑。这种确定性从何而来呢,它被证明是正当的吗?这是一个我无法在这里处理的问题,因为说起来话就长了,但是,它是十分有趣的,我不认为不可解决。
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因此在这里不存在我在上面所阐述的反对意见。这并非一切。罗巴契夫斯基几何学可容许被具体地加以诠释,而并不是空洞的逻辑练习,它还可以应用;在这里,我无暇谈论这些应用,也无暇谈及克莱因(Klein)和我为积分线性微分方程从它们得到的帮助。
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而且,这种诠释并不是唯一的,人们可以编制许多类似于前述词典的词典,它们都能使我们通过简单的“翻译”,把罗巴契夫斯基定理变换为普通几何学定理。
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隐公理。在我们的专著中明确阐述的公理是几何学的唯一基础吗?由于注意到,在它们被相继抛弃后,还留下某些与欧几里得、罗巴契夫斯基和黎曼的理论共同的命题,所以我们确信它们并不是几何学的唯一基础。这些命题必须建立在几何学家没有阐述但却公认的前提上。试图把它们与经典证明分清,这是有趣的事。
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斯图尔特·穆勒(Stuart Mill)宣称,每一个定义都包含着公理,因为在定义时,人们隐含地断言被定义的客体的存在。这未免走得太远了;在数学中,在下定义之后,免不了接着要证明被定义的对象的存在,人们之所以一般省去证明,是因为读者能够很容易地补充它。绝对不要忘记,当涉及数学实体时,当谈论物质的对象问题时,存在这个词与之并非同义。一个数学实体存在,只要它的定义既在自身之内不隐含矛盾、或与已经公认的命题不发生矛盾就可以了。
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不过,即使斯图尔特·穆勒的观察不能用于所有定义,但对于它们中的一些依然是正确的。平面有时被如下定义:
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平面是这样一种面,即连接该面任何两点的直线全部在这个面上。
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这个定义明显地隐藏着一个新公理;的确,我们必须改变它,这也许更为可取,不过我们为此应该明确地阐述公理。
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其他定义也能引起并非不重要的思考。
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例如,二图形相等的问题;两图形相等,只有它们能够叠合才行,要使它们叠合,则必须移动一个,直至它与另一个重合;可是,将如何移动它呢?如果我们问这个问题,那么我们无疑会被告知,必须在不改变其形状的情况下移动它,就像它是刚体一样。因此,显然会出现循环论证。
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事实上,这个定义并没有定义什么;对于生活在只有流体的世界的生物来说,它是毫无意义的。假如它在我们看来似乎是清楚的,那是因为我们利用了天然固体的性质,天然固体与所有维度都不可改变的理想固体并没有很大的差别。
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尽管这个定义可能是不完善的,但它也隐含着公理。
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刚性图形运动的可能性并不是自明的真,或者至少仅就欧几里得公设的样式来看是如此,它不像先验分析判断那样。
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再者,在研究几何学的定义和证明时,我们看到,人们被迫在毫无证据的情况下不仅承认这种运动的可能性,此外还要承认它的某些性质。
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可以立即从直线的定义中看到这一点。人们给出了许多有缺陷的定义,但是真正的定义却隐含在直线所参与的一切证明中:
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