可惜的(de)(de)(de)是(shi)歐(ou)幾(ji)里德的(de)(de)(de)身世我們知(zhi)道(dao)得很(hen)少。他是(shi)亞(ya)(ya)歷山(shan)大(da)(da)大(da)(da)學的(de)(de)(de)一個(ge)(ge)教授,他的(de)(de)(de)《幾(ji)何原本》大(da)(da)概(gai)是(shi)當(dang)時(shi)(shi)的(de)(de)(de)一個(ge)(ge)課(ke)本。亞(ya)(ya)歷山(shan)大(da)(da)大(da)(da)學是(shi)希臘文化最后(hou)集中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)地(di)方,因為(wei)亞(ya)(ya)歷山(shan)大(da)(da)自己到過亞(ya)(ya)歷山(shan)大(da)(da),因此就(jiu)(jiu)建立(li)了當(dang)時(shi)(shi)北非的(de)(de)(de)大(da)(da)城,靠(kao)在(zai)(zai)地(di)中(zhong)(zhong)海。但(dan)是(shi)他遠(yuan)在(zai)(zai)到亞(ya)(ya)洲之(zhi)后(hou),我們知(zhi)道(dao)他很(hen)快就(jiu)(jiu)死了。之(zhi)后(hou),他的(de)(de)(de)大(da)(da)將托勒(le)密管理當(dang)時(shi)(shi)的(de)(de)(de)埃及(ji)區域。托勒(le)密很(hen)重視學問,就(jiu)(jiu)成立(li)了一個(ge)(ge)大(da)(da)學。這(zhe)個(ge)(ge)大(da)(da)學就(jiu)(jiu)在(zai)(zai)他的(de)(de)(de)王(wang)宮旁邊,是(shi)當(dang)時(shi)(shi)全(quan)世界最優秀(xiu)的(de)(de)(de)大(da)(da)學,設備(bei)非常(chang)好(hao),有許多書。很(hen)可惜由于宗教的(de)(de)(de)原因以及(ji)眾多的(de)(de)(de)原因,現在(zai)(zai)這(zhe)個(ge)(ge)學校已(yi)經被完全(quan)毀掉(diao)了。當(dang)時(shi)(shi)的(de)(de)(de)基督教就(jiu)(jiu)不(bu)喜歡這(zhe)個(ge)(ge)學校,已(yi)經被毀了,回(hui)教人占領北非之(zhi)后(hou)就(jiu)(jiu)大(da)(da)規模地(di)破壞、并焚燒圖書館(guan)的(de)(de)(de)書。所以現在(zai)(zai)這(zhe)個(ge)(ge)學校完全(quan)不(bu)存在(zai)(zai)了。
歐(ou)幾里(li)得(Euclid)是古希(xi)(xi)臘著名數學(xue)(xue)(xue)家、歐(ou)氏幾何學(xue)(xue)(xue)開(kai)創者。歐(ou)幾里(li)得出生于雅典,當(dang)時(shi)雅典就(jiu)是古希(xi)(xi)臘文明的中心。濃(nong)郁(yu)的文化氣(qi)氛深(shen)深(shen)地感染了歐(ou)幾里(li)得,當(dang)他(ta)還是個十幾歲的少年時(shi),就(jiu)迫不及待(dai)地想進(jin)入柏拉圖學(xue)(xue)(xue)園學(xue)(xue)(xue)習。
一(yi)(yi)天,一(yi)(yi)群(qun)年(nian)輕人(ren)來到(dao)位于雅典城郊外林(lin)蔭中(zhong)的柏拉圖學(xue)(xue)園。只見學(xue)(xue)園的大門(men)(men)緊閉著(zhu),門(men)(men)口(kou)掛著(zhu)一(yi)(yi)塊木牌,上面寫著(zhu):“不(bu)(bu)(bu)懂(dong)(dong)(dong)幾(ji)何者,不(bu)(bu)(bu)得(de)入內! ”這是當年(nian)柏拉圖親自立(li)下(xia)的規矩,為(wei)的是讓學(xue)(xue)生們知道(dao)他對數(shu)學(xue)(xue)的重視,然而卻把前(qian)來求教的年(nian)輕人(ren)給鬧糊涂了(le)(le)。有人(ren)在(zai)想,正(zheng)是因(yin)為(wei)我不(bu)(bu)(bu)懂(dong)(dong)(dong)數(shu)學(xue)(xue),才要來這兒求教的呀(ya),如(ru)果(guo)懂(dong)(dong)(dong)了(le)(le),還來這兒做什么?正(zheng)在(zai)人(ren)們面面相(xiang)覷(qu),不(bu)(bu)(bu)知是進是退的時候(hou),歐幾(ji)里得(de)從人(ren)群(qun)中(zhong)走了(le)(le)出來,只見他整了(le)(le)整衣冠,看了(le)(le)看那塊牌子,然后果(guo)斷地(di)推開了(le)(le)學(xue)(xue)園大門(men)(men),頭也沒有回地(di)走了(le)(le)進去。
最(zui)早的幾何(he)學(xue)(xue)興起于公(gong)元(yuan)前7世紀的古(gu)埃及(ji),后經(jing)古(gu)希(xi)臘等人(ren)傳到(dao)古(gu)希(xi)臘的都城(cheng),又(you)借畢達(da)哥拉斯學(xue)(xue)派系統奠(dian)基。在(zai)歐(ou)幾里(li)得以前,人(ren)們已(yi)經(jing)積累了(le)許多(duo)幾何(he)學(xue)(xue)的知(zhi)識,然而(er)這些知(zhi)識當(dang)中,存在(zai)一個很(hen)(hen)大的缺點(dian)和(he)不足(zu),就是(shi)缺乏系統性。大多(duo)數是(shi)片斷、零碎的知(zhi)識,公(gong)理與公(gong)理之間(jian)、證(zheng)明(ming)與證(zheng)明(ming)之間(jian)并(bing)沒有(you)什(shen)么(me)很(hen)(hen)強(qiang)的聯系性,更不要(yao)說對公(gong)式和(he)定理進行(xing)嚴格的邏輯論證(zheng)和(he)說明(ming)。
因(yin)此,隨著(zhu)社會經濟的(de)(de)繁榮和發(fa)(fa)展,特別是隨著(zhu)農(nong)林畜牧業的(de)(de)發(fa)(fa)展、土地(di)開發(fa)(fa)和利用(yong)的(de)(de)增多(duo),把這些幾何(he)學知識加以(yi)條理(li)化和系(xi)統化,成為一(yi)整套可以(yi)自圓其(qi)說、前后(hou)貫通(tong)的(de)(de)知識體系(xi),已(yi)經是刻不容緩,成為科學進(jin)步的(de)(de)大勢(shi)所趨。歐幾里得通(tong)過早期(qi)對柏拉(la)圖數學思想(xiang),尤其(qi)是幾何(he)學理(li)論系(xi)統而周(zhou)詳(xiang)的(de)(de)研(yan)究,已(yi)敏銳地(di)察覺到了(le)幾何(he)學理(li)論的(de)(de)發(fa)(fa)展趨勢(shi)。
他下定決(jue)心,要在(zai)(zai)有(you)生之年完成(cheng)(cheng)這一工作(zuo)(zuo),成(cheng)(cheng)為(wei)幾(ji)(ji)(ji)何(he)(he)第(di)一人。為(wei)了完成(cheng)(cheng)這一重任,歐(ou)幾(ji)(ji)(ji)里(li)(li)得(de)不辭辛苦,長(chang)途跋涉(she),從愛琴(qin)海(hai)邊的(de)雅典古(gu)城,來到(dao)尼羅河(he)流(liu)域的(de)埃及(ji)新(xin)埠—亞歷(li)山(shan)大城,為(wei)的(de)就是(shi)(shi)在(zai)(zai)這座新(xin)興(xing)的(de),但文化蘊藏豐(feng)富的(de)異(yi)域城市實現自(zi)己的(de)初衷(zhong)。在(zai)(zai)此(ci)地的(de)無數個日日夜夜里(li)(li),他一邊收(shou)集(ji)以往的(de)數學(xue)(xue)專著和(he)手稿,向(xiang)有(you)關學(xue)(xue)者請(qing)教,一邊試著著書立說,闡(chan)明自(zi)己對(dui)幾(ji)(ji)(ji)何(he)(he)學(xue)(xue)的(de)理(li)解,哪怕是(shi)(shi)尚膚淺的(de)理(li)解。經過歐(ou)幾(ji)(ji)(ji)里(li)(li)得(de)忘我的(de)勞動(dong),終于(yu)在(zai)(zai)公元(yuan)前300年結出豐(feng)碩的(de)果實,這就是(shi)(shi)幾(ji)(ji)(ji)經易稿而(er)最(zui)終定形的(de)《幾(ji)(ji)(ji)何(he)(he)原本》一書。這是(shi)(shi)一部(bu)傳世(shi)之作(zuo)(zuo),幾(ji)(ji)(ji)何(he)(he)學(xue)(xue)正是(shi)(shi)有(you)了它,不僅第(di)一次實現了系統化、條(tiao)理(li)化,而(er)且又孕育出一個全新(xin)的(de)研究(jiu)領域——歐(ou)幾(ji)(ji)(ji)里(li)(li)得(de)幾(ji)(ji)(ji)何(he)(he)學(xue)(xue),簡稱歐(ou)氏幾(ji)(ji)(ji)何(he)(he)。直(zhi)到(dao)今天,他所(suo)創作(zuo)(zuo)的(de)幾(ji)(ji)(ji)何(he)(he)原本仍然是(shi)(shi)世(shi)界各國學(xue)(xue)校里(li)(li)的(de)必修課,從小(xiao)學(xue)(xue)到(dao)初中、大學(xue)(xue)、再(zai)到(dao)現代高(gao)等學(xue)(xue)科都(dou)有(you)他所(suo)創作(zuo)(zuo)的(de)定律、理(li)論和(he)公式(shi)應用。
在柏(bo)拉圖學派晚(wan)期(qi)導師普羅克洛斯(si)(約410~485)的《幾(ji)何(he)學發展概(gai)要》中,就記載著這(zhe)樣一(yi)(yi)則故事,說的是數(shu)學在歐幾(ji)里(li)得的推動下,逐(zhu)漸(jian)成(cheng)為人們生活(huo)中的一(yi)(yi)個時(shi)髦(mao)話題(ti)(這(zhe)與當今社(she)會截然相反),以(yi)至于當時(shi)亞里(li)山(shan)大國王托勒密(mi)一(yi)(yi)世也想(xiang)趕這(zhe)一(yi)(yi)時(shi)髦(mao),學點兒幾(ji)何(he)學。
雖然這位國王(wang)見多(duo)識廣,但歐(ou)氏(shi)幾(ji)何卻令他(ta)學的很(hen)吃(chi)力。于(yu)是,他(ta)問歐(ou)幾(ji)里得(de)“學習(xi)幾(ji)何學有(you)沒有(you)什么(me)捷徑可走?”,歐(ou)幾(ji)里得(de)笑道(dao):“抱歉,陛下!學習(xi)數學和學習(xi)一(yi)切科學一(yi)樣(yang),是沒有(you)什么(me)捷徑可走的。學習(xi)數學,人人都得(de)獨立思考,就像種莊(zhuang)稼(jia)一(yi)樣(yang),不耕耘是不會有(you)收獲的。在這一(yi)方面,國王(wang)和普通老(lao)百姓是一(yi)樣(yang)的。” 從(cong)此,“在幾(ji)何學里,沒有(you)專(zhuan)為國王(wang)鋪設(she)的大道(dao)。”這句話成(cheng)為千古傳(chuan)誦的學習(xi)箴(zhen)言。
又有(you)則故(gu)事。那(nei)時(shi)(shi)候,人們(men)建(jian)造了高(gao)大的(de)金(jin)字(zi)(zi)塔,可是誰也不(bu)知道金(jin)字(zi)(zi)塔究(jiu)竟有(you)多高(gao)。有(you)人這(zhe)么(me)說:“要想(xiang)測量(liang)金(jin)字(zi)(zi)塔的(de)高(gao)度(du),比登天還難!”這(zhe)話傳到歐幾里得耳朵里。他(ta)笑著(zhu)告訴別人:“這(zhe)有(you)什么(me)難的(de)呢(ni)?當你的(de)影子跟你的(de)身體一(yi)(yi)樣(yang)長(chang)的(de)時(shi)(shi)候,你去量(liang)一(yi)(yi)下金(jin)字(zi)(zi)塔的(de)影子有(you)多長(chang),那(nei)長(chang)度(du)便等于(yu)金(jin)字(zi)(zi)塔的(de)高(gao)度(du)!”
來(lai)拜(bai)歐幾里(li)得(de)為師,學(xue)(xue)(xue)(xue)習(xi)幾何的(de)人(ren),越來(lai)越多。有的(de)人(ren)是來(lai)湊熱鬧的(de),看到(dao)(dao)別(bie)人(ren)學(xue)(xue)(xue)(xue)幾何,他也學(xue)(xue)(xue)(xue)幾何。斯(si)托(tuo)貝烏斯(si)(約(yue)500)記述了另(ling)一(yi)則故(gu)事,一(yi)位(wei)學(xue)(xue)(xue)(xue)生曾這(zhe)樣問歐幾里(li)得(de):“老師,學(xue)(xue)(xue)(xue)習(xi)幾何會使(shi)我得(de)到(dao)(dao)什么好處?”歐幾里(li)得(de)思(si)索了一(yi)下,請仆人(ren)拿點錢(qian)給這(zhe)位(wei)學(xue)(xue)(xue)(xue)生。歐幾里(li)得(de)說:給他三(san)個錢(qian)幣,因為他想在學(xue)(xue)(xue)(xue)習(xi)中獲(huo)取實利。
歐幾里(li)德算法又稱輾轉相除法,用于(yu)計(ji)算兩個整數a,b的最大公約數。
《幾何(he)原本(ben)》是(shi)一(yi)(yi)部(bu)集前(qian)人思(si)想和歐幾里得(de)個人創造性于一(yi)(yi)體的不朽之作。這部(bu)書(shu)已經基本(ben)囊括了幾何(he)學從公元前(qian)7世紀到古希臘,一(yi)(yi)直(zhi)到公元前(qian)4世紀——歐幾里得(de)生(sheng)活時(shi)期(qi)——前(qian)后(hou)總共(gong)400多(duo)年的數學發展歷史。
它不僅(jin)保存了許多古(gu)希臘早期的幾何學理論(lun),而且通過歐幾里得開創性(xing)的系(xi)統整理和完整闡述,使這(zhe)些遠古(gu)的數(shu)(shu)學思想(xiang)發揚光(guang)大。它開創了古(gu)典(dian)(dian)數(shu)(shu)論(lun)的研究,在一系(xi)列(lie)公(gong)理、定(ding)義、公(gong)設的基礎上,創立了歐幾里得幾何學體系(xi),成為用公(gong)理化方法(fa)建立起來的數(shu)(shu)學演繹體系(xi)的最早典(dian)(dian)范。
全書共(gong)分13卷。書中包含了5條(tiao)“公理”、5條(tiao)“公設”、23個定義和467個命題。
在每一卷內容當(dang)中,歐幾里得(de)都(dou)采用(yong)了與前人(ren)完全不(bu)同的(de)敘述方(fang)式,即先提出公理、公設(she)和定義,然后(hou)再由簡到(dao)繁地證明它們。這使得(de)全書(shu)的(de)論述更(geng)加緊湊和明快。
而在整部書的內容安排上,也同樣(yang)貫徹了他的這種(zhong)獨具(ju)匠心的安排。它由淺到深,從簡(jian)至繁,先后論(lun)述了直邊形、圓(yuan)、比例論(lun)、相似(si)形、數、立體幾何以及窮竭法等(deng)內容。其中(zhong)有關(guan)窮竭法的討論(lun),成為近代微(wei)積分(fen)思想的來(lai)源。
照(zhao)歐氏幾何(he)學(xue)的體系,所(suo)有的定(ding)(ding)理(li)都是從一(yi)些確(que)定(ding)(ding)的、不需(xu)證(zheng)(zheng)明而礴然為(wei)真的基本命(ming)題即公理(li)演繹(yi)出來的。在這種(zhong)演繹(yi)推(tui)理(li)中,對定(ding)(ding)理(li)的每個(ge)證(zheng)(zheng)明必須或(huo)(huo)者以公理(li)為(wei)前提(ti),或(huo)(huo)者以先前就已被證(zheng)(zheng)明了(le)的定(ding)(ding)理(li)為(wei)前提(ti),最后(hou)做(zuo)出結論。對后(hou)世產生了(le)深遠的影響。
他(ta)最著(zhu)名的(de)(de)著(zhu)作《幾(ji)何(he)(he)原本》是(shi)歐洲數(shu)學的(de)(de)基礎,總結了平面(mian)幾(ji)何(he)(he)五大(da)公(gong)設,被廣泛的(de)(de)認(ren)為(wei)是(shi)歷(li)史(shi)上最成功的(de)(de)教科書。歐幾(ji)里(li)得也寫了一(yi)些關于(yu)透視、圓(yuan)錐曲(qu)線、球面(mian)幾(ji)何(he)(he)學及數(shu)論(lun)的(de)(de)作品。歐幾(ji)里(li)得使用了公(gong)理化(hua)的(de)(de)方法。這一(yi)方法后來成了建立(li)任(ren)何(he)(he)知識(shi)體系的(de)(de)典范,在(zai)差不多(duo)二千年間,被奉(feng)為(wei)必須遵守的(de)(de)嚴密思維的(de)(de)范例。
除了《幾何原本》之外,他還有(you)不少著作(zuo),可惜大(da)都失傳。歐幾里得還有(you)另(ling)外五本著作(zuo)流傳至今。它們(men)與《幾何原本》一樣,內容(rong)都包含定義(yi)及(ji)證(zheng)明(ming)。
《已知(zhi)(zhi)數》(Data)是(shi)除《原本》之(zhi)外(wai)惟一(yi)保存(cun)下來的他的希臘(la)文純粹幾(ji)何(he)著(zhu)作,體例和(he)《原本》前(qian)6卷相近,包括(kuo)94個命題。指(zhi)出若圖形中某些(xie)元素已知(zhi)(zhi),則另外(wai)一(yi)些(xie)元素也(ye)可以確(que)定。
《圓形(xing)的分(fen)割》(On divisions of figures)現存拉丁文本(ben)與阿拉伯文本(ben),論述用直線(xian)將(jiang)已知圖形(xing)分(fen)為相(xiang)等的部分(fen)或成比例的部分(fen),內容與希羅(Heron of Alexandria)的作品相(xiang)似(si)。
《反射光學》(Catoptrics)論(lun)述(shu)反射光在數學上的(de)理論(lun),尤其(qi)論(lun)述(shu)形(xing)在平面及(ji)凹鏡上的(de)圖像。可(ke)是有人置疑這(zhe)本(ben)書是否真正出自(zi)歐幾里得之手(shou),它的(de)作(zuo)者可(ke)能(neng)是塞翁(Theon of Alexandria)。
《現象》(Phenomena)是一本(ben)(ben)關于球面天文學(xue)的論文,現存希臘文本(ben)(ben)。這本(ben)(ben)書與奧托呂科(ke)斯(Autolycus of Pitane)所寫(xie)的On the Moving Sphere相似。
《光(guang)學》(Optics)早期幾何光(guang)學著(zhu)作(zuo)之一,現存(cun)希臘文本(ben)。這本(ben)書主要研究透視(shi)問題,敘述(shu)光(guang)的(de)入射角(jiao)(jiao)等(deng)于反(fan)射角(jiao)(jiao)等(deng)。認為(wei)視(shi)覺是(shi)眼睛發出(chu)光(guang)線到(dao)達(da)物體(ti)的(de)結果。還有一些著(zhu)作(zuo)未能確定是(shi)否屬于歐幾里得,而且已經散失。