在紙上畫三角形,無論怎樣畫,把三角形里面的3個角加起來,都會等于 180°即使畫100個、1000個,也絕對不會有一個例外。
那么,能不能找到一種三角形,它的內(nèi)角和不等于180°呢?
19世紀(jì)初,有個叫亞諾什·波里亞的匈牙利青年決定獻(xiàn)身于這個研究。他父親是個數(shù)學(xué)家,聽到這個消息時嚇壞了,盡管父子倆天天生活在一起。老波里亞為了鄭重其事,竟親筆給兒子寫了一封勸告信。
波里亞深知父親的苦惱,但他沒有知難而退,義無反顧地闖進(jìn)了這個“毫無希望的黑夜”。他很快提出了一個新的平行公理:“在平面內(nèi),過已知直線外的一個點(diǎn),至少可以作兩條直線與已知直線相平行?!边@個新公理否定了平行線的唯一性,一門新的幾何學(xué)就這樣誕生了,叫雙曲幾何學(xué)。凡是與舊的平行公理有關(guān)的定理,在雙曲幾何學(xué)中全都變得面目全非,成了許多聞所未聞的新結(jié)論。例如,在雙曲幾何學(xué)中,不存在矩形,也不存在相似三角形。最有趣的是,不同的三角形就有不同的內(nèi)角和,而它們又都比180°?。?/p>
真的能夠作出一種三角形,使它的內(nèi)角和小于180°?對于習(xí)慣在傳統(tǒng)幾何的框框里生活的人來說,這是“荒誕無稽”的奇談。連老波里亞也無法理解兒子的創(chuàng)造,斷然拒絕了幫助他發(fā)表的請求。直到1832年,在兒子的再三請求下,老波里亞才勉強(qiáng)同意將它作為一個附錄,隨同自己的著作一起出版。
老波里亞與“數(shù)學(xué)王子”高斯是大學(xué)時代的同窗好友,他把附錄的清樣寄給高斯,想聽聽這位數(shù)學(xué)權(quán)威的意見。1832年3月,高斯在回信中熱情稱贊小波里亞是個天才,但同時又說,他不便公開贊許,因?yàn)榉Q贊波里亞就等于稱贊他自己。原來,在此之前16年,高斯就已作出了同樣的發(fā)現(xiàn)。但他小心翼翼地隱藏了自己的研究,唯恐因這種新幾何學(xué)直觀上的“荒誕無稽”而遭人恥笑。
早在波里亞著作發(fā)表的前6年,在遙遠(yuǎn)的俄羅斯大地上,已經(jīng)有位叫羅巴切夫斯基的數(shù)學(xué)家率先亮出了這門新幾何學(xué)的旗幟。羅巴切夫斯基是一個偉大的俄國數(shù)學(xué)家,他也有同樣的發(fā)現(xiàn),并為捍衛(wèi)新幾何學(xué)戰(zhàn)斗了一生。當(dāng)時,數(shù)學(xué)家們不理解他,認(rèn)為內(nèi)角和小于180°的三角形是一個“笑話”,還有人嘲笑他是“對有學(xué)問的數(shù)學(xué)家的諷刺”。而一些仇視革命思想的人,更是趁機(jī)對他進(jìn)行惡毒的攻擊和下流的謾罵。這一切都沒有使羅巴切夫斯基退卻,他接二連三地發(fā)表數(shù)學(xué)著作,甚至當(dāng)他已成為一個瞎眼老人時,仍然念念不忘地口授了一部《泛幾何學(xué)》,為這門新幾何學(xué)在數(shù)學(xué)王國里取得合理地位而大聲疾呼。由于羅巴切夫斯基最先昭示了新幾何學(xué)的誕生,所以雙曲幾何學(xué)又叫羅氏幾何學(xué)。
羅巴切夫斯基、波里亞和高斯,用他們創(chuàng)造性的工作,動搖了“只能有一種可能的幾何”的傳統(tǒng)觀念,為創(chuàng)造不同體系的幾何開辟了道路。1854年,就在人們?nèi)栽诒г沽_氏幾何學(xué)“不可思議”時,高斯的學(xué)生黎曼,又給幾何王國增添了一種新的幾何學(xué)。黎曼提出了另一種新的平行公理:“在平面上,過已知直線外的一個點(diǎn),不能作直線與已知直線相平行。”這個新公理干脆否定了平行線的存在性。以它為基礎(chǔ),再加上以前的公理,就組成了橢圓幾何學(xué),也叫黎曼幾何學(xué)。在這種新的幾何學(xué)里,三角形的內(nèi)角和等于多少度呢?有趣得很,它既不等于180°,也不小于180° ,而是大于180° 。
羅氏幾何學(xué)與黎曼幾何學(xué)更精確地反映了現(xiàn)實(shí)空間,但是,在我們的日常生活里,傳統(tǒng)幾何學(xué)已經(jīng)足夠精確了。在我們的視野范圍內(nèi),水平面是非常接近于平面的。實(shí)際上,我們也根本無法測出它的彎曲度。這樣,測量水面上一個三角形的內(nèi)角和,雖然它實(shí)際上并不等于180° ,我們卻無法測出它與真實(shí)值之間的誤差。所以,在我們身邊這個不大不小的空間里,傳統(tǒng)的幾何學(xué)仍然是適用的。
因此,在紙上畫三角形,無論怎樣畫,把它的3個內(nèi)角加起來,都會等于180° 。但我們也應(yīng)當(dāng)知道,在數(shù)學(xué)王國里,確實(shí)存在一些“稀奇古怪”的三角形,它們的內(nèi)角和不等于180°。