古典几何学

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出版者:高等教育出版社
作者:项武义
出品人:
页数:184
译者:
出版时间:2014-5-1
价格:0
装帧:平装
isbn号码:9787040395020
丛书系列:现代数学基础
图书标签:
  • 数学
  • 几何
  • 现代数学基础
  • 思维
  • 科普
  • 思维训练
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  • 几何构造
  • 空间几何
  • 解析几何
  • 几何美学
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具体描述

古典几何学:深入探究欧几里得的智慧与后世的发展 书籍名称: 古典几何学 书籍简介: 《古典几何学》并非一本旨在重述欧几里得《几何原本》的教科书,也无意成为一本介绍现代解析几何或拓扑学的入门读物。本书聚焦于古典几何学这一独特而迷人的知识体系,探讨其在古希腊黄金时代所达到的辉煌成就,以及在后世漫长历史中,它如何被理解、误解、发展与最终被挑战的过程。本书旨在为读者构建一个清晰的脉络,理解古典几何学不仅仅是一套关于点、线、面、体关系的公理系统,更是一种独特的思维方式、一种对宇宙秩序的哲学探究,以及一种影响了西方理性精神数千年的美学标准。 本书的结构分为四个主要部分,层层递进,力求全面而深入地展现古典几何学的全貌。 --- 第一部分:起源与奠基——欧几里得范式的确立 本部分将追溯古典几何学的源头,重点剖析公元前三世纪欧几里得在亚历山大港汇编的《几何原本》所代表的意义。我们不会机械地罗列五大公设和十三条公理,而是深入分析这些基础假设如何构建出一个逻辑自洽的演绎系统。 1. 毕达哥拉斯的遗产与几何的神秘主义: 探讨几何学在被系统化之前,如何作为一种涉及宇宙和谐与数字关系的哲学实践而存在。毕达哥拉斯学派对“点即无相、线即有长无宽”等概念的理解,如何为后来的形式化铺平道路。 2. 欧几里得的综合与标准化: 分析欧几里得如何整合前人的成果(如巴比伦、埃及的实用几何知识以及泰勒斯、欧多克索斯等人的理论),并以一种前所未有的严谨性将其体系化。重点剖析“定义、公设、公理与公同论域”这四个要素如何构成一个完美的知识殿堂的基石。 3. 经典证明的艺术: 深入解析《原本》中一些最具代表性的证明,如著名的“素数无穷多”的证明,以及对正多面体和圆锥曲线(当时主要以几何图形方式处理)的论述。我们强调的不是步骤本身,而是证明过程中所体现的归谬法、反证法以及构造性思维的精妙。 4. 阿基米德的巅峰: 鉴于阿基米德在古典时期的特殊地位,本章将单独探讨他如何将几何学的严谨性推向极致,特别是在计算面积和体积方面(如抛物线弓形的面积计算)。他的方法,虽然在本质上是“穷竭法”,却展现了对极限思想的早期直觉把握,是古典几何思维的最高成就。 --- 第二部分:失落的辉煌与文艺复兴前的沉寂 古典几何学的黄金时代在托勒密之后逐渐黯淡,但其光芒并未完全熄灭。本部分关注的是古典知识在东西方世界的流传与保存,以及它在不同文化语境下的侧面应用。 1. 希腊化时期的延续与应用: 考察希罗(Hero of Alexandria)等人如何将纯粹的几何学应用于机械设计和光学领域,例如万向节、蒸汽机的早期雏形,以及光的反射定律的几何解释。这部分展示了理论几何如何向下渗透到技术领域。 2. 东西方的知识传递: 详细描述《几何原本》如何经由拜占庭传入阿拉伯世界。重点分析如哈桑·伊本·艾尔-海赛姆(Alhazen)等学者如何继承并发展了古典光学中的几何方法,他们对透视和视觉的几何分析,是中世纪对古典知识的最重要贡献之一。 3. 中世纪欧洲的缓慢复苏: 追溯欧几里得在西欧的重新发现过程,以及早期学者(如乔丹努斯·德·内莫尔)在翻译和注释《原本》时所做的努力。这一时期的几何学主要服务于建筑结构和星象学的需要。 --- 第三部分:文艺复兴的觉醒与古典几何的扩展 文艺复兴时期,随着人文主义的兴起,人们重新发现了古典美学中对和谐比例的追求,几何学再次成为核心学科,但其探索的边界开始被有意无意地拓宽。 1. 透视法的几何革命: 详细分析布鲁内莱斯基和阿尔伯蒂如何将焦点透视法(Central Projection)几何化。这标志着几何学从平面欧氏空间向三维视角的转换,虽然形式上仍是古典几何的图形操作,但其背后的空间观念已经发生了深刻变化。 2. 理想化与实用化的张力: 考察文艺复兴的艺术家和工程师(如达·芬奇)如何运用古典几何的原理来描绘自然和设计机器。这一时期,对“完美圆形”和“黄金分割”的偏执迷恋,是古典美学在实践中的集中体现。 3. 射影几何的萌芽: 讨论达·芬奇和后来的德扎格(Desargues)在研究透视时,不经意间触及了射影几何的核心思想——即许多几何性质(如交点共线、点共线等)在投影变换下保持不变。这预示着对“不变性”研究的重视,是对欧氏几何中度量依赖性的初步超越。 --- 第四部分:内部的挑战与外在的冲击——古典范式的极限 本部分是本书的高潮,它审视了古典几何体系内部潜藏的矛盾,以及外部理论的出现如何最终导致了其统治地位的瓦解。 1. 艰难的第五公设: 这是一个关于古典几何学的核心议题。我们详细梳理了自古代以来无数数学家试图证明第五公设(平行线公设)的徒劳努力。这不是一个失败的故事,而是一个揭示公理系统本质的伟大历程。 2. 非欧几何的诞生: 深入分析罗巴切夫斯基、鲍耶和黎曼如何通过对第五公设的否定(或修改)而构建出逻辑一致的非欧几何系统。本书强调,非欧几何的出现并非是对欧几里得的“否定”,而是对“公理系统相对性”的确认,它展示了古典几何学并非描述绝对真理的唯一模型。 3. 解析几何的进攻: 考察笛卡尔和费马引入的坐标系如何用代数方法“驯服”几何图形。解析几何通过方程来表达几何关系,极大地提高了计算效率,但也使得几何直觉在一定程度上退居次要地位,导致了“几何学的衰落”的论调。 4. 封闭与新生: 总结古典几何学在十九世纪末被更抽象的数学领域(如集合论、拓扑学)所“吸收”或“超越”的过程。本书将古典几何学视为一个辉煌的、自洽的思维世界,它的终结并非知识的灭亡,而是其内在逻辑被更宏大的数学框架所理解和吸收的标志。 --- 结论: 《古典几何学》旨在让读者体会到,欧氏几何的简洁、优雅和确定性,是人类理性思维的顶峰之一。通过本书,读者不仅将理解这些定理的推导过程,更将领悟支撑起这一宏伟建筑的哲学基石,以及正是这份基石的局限性,才催生了现代数学的多元化。本书致力于还原古典几何学的纯粹美感、严谨精神和历史张力。

作者简介

目录信息

第一章 实验几何学
第一节 点、直线与平面的相互关系
第二节 方向、角度与平行
第三节 恒等、叠合与对称
习题
第二章 推理几何的演进与欧氏体系
第一节 萌芽时期——恒等形的研究与应用
第二节 拓展时期——从恒等到相似
第三节 全盛时期
习题
第三章 解析几何学
第一节 空间结构的代数化——向量及其运算
第二节 Grassmann代数
第三节 坐标与坐标变换
习题
第四章 球面几何与球面三角
第一节 球面几何
第二节 球面三角公式
第三节 球面的度量微分形式
习题
第五章 平行公设的探讨与非欧几何学的发现
第一节 简史
第二节 对于平行公设的一些数理分析
习题
第六章 欧氏、球面、非欧三种古典几何的统一处理
第一节 抽象旋转面的解析几何
第二节 欧氏、球面、非欧几何的统一理论
习题
第七章 射影性质与射影几何
第一节 射影性质与射影几何定理的几个基本实例
第二节 直线之间(或直线束之间)的射影对应
第三节 锥线的射影性质
习题
第八章 圆的几何与保角变换
第一节 圆的反射对称与极投影映射
第二节 复坐标、交叉比与保圆变换群
第三节 圆系与圆丛
习题
结语
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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说实话,我买这本书是想找点快速入门的技巧,结果发现它根本不适合“快速”。这本《古典几何学》更像是一部致敬古人智慧的史诗,而非快速提升技能的工具书。它的叙述节奏极其缓慢,每一个定理的引入都伴随着详尽的历史背景介绍和哲学思辨。比如,它对毕达哥拉斯学派关于“数即万物之源”的理念如何渗透进几何学的论述,简直是鞭辟入里。作者似乎对任何脱离了其历史土壤的几何学知识都抱持着一种审慎的态度。在阅读过程中,我发现自己经常需要查阅附录中的古希腊词汇表,因为很多概念的现代翻译已经丢失了其原有的多义性和深度。最令人费神的是那些证明过程,它们不追求简洁,而是力求清晰、无懈可击,常常需要十几步甚至几十步的逻辑推导来完成一个在现代看来只需要一行代数转换的结论。这迫使我放慢心神,进入一种高度集中的状态,体会那种“证明的乐趣”——那种通过纯粹逻辑的打磨,最终获得确定性的满足感,是现代速成读物无法给予的。

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这本《古典几何学》的书籍,说实话,初次翻阅时我有些不知所措,它仿佛把我瞬间拉回了那个充满欧几里得和阿基米德的黄金时代。装帧设计本身就带着一种沉稳的历史感,纸张的质地不像那些轻飘飘的流行读物,而是厚实而略带粗粝,仿佛能感受到墨水渗透进纤维的呼吸。内容上,它并没有急于抛出那些复杂的定理和证明,而是花了大篇幅去铺垫几何学在古代文明,尤其是在古希腊哲学体系中的地位。我印象最深的是其中对“完美形式”和“宇宙秩序”的探讨,作者似乎在用数学语言重构柏拉图的洞穴理论,将平面、线条和点上升到形而上的哲学高度。阅读过程中,我时常需要停下来,对照着书中的图示,在草稿纸上重新描摹那些严谨的作图过程。这种体验非常奇特,它不是简单的知识传递,更像是一场思维的漫长跋涉,要求读者具备极大的耐心和对逻辑美学的深刻鉴赏力。它让我意识到,几何学绝非枯燥的公式堆砌,而是人类理性最早、最纯粹的表达之一。那些关于圆锥曲线的早期描述,充满了对自然现象的惊叹和试图用最简洁的语言去捕捉世界的雄心,读来令人心潮澎湃。

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我本以为这会是一本标准的教科书,用来应付某个选修课的期末考试,没想到读完第一章我就打消了这个念头——它太“古典”了,古典到近乎是一种仪式。书中的行文风格异常的庄重,句子结构复杂而富有韵律感,仿佛译者也深谙古代修辞的精髓。它没有使用现代数学中常见的向量、矩阵或坐标系等工具,而是完全依赖于直观的尺规作图和公理演绎。这要求读者必须学会“用眼睛去理解”空间关系,而不是仅仅用代数符号去计算。我特别喜欢它在处理“无穷小量”和“极限”概念时的那种谨慎和迂回,与现代微积分的直接了当形成鲜明对比。书中反复强调了“不证自明”的公理的基石作用,这种对基础的执着,让人在面对现代数学的宏大结构时,能更清晰地看到其最初的支撑点在哪里。读完关于镶嵌图形和正多面体的部分,我甚至萌生了一种冲动,想去买一套真正的尺规和量角器,而不是依赖于电脑软件来验证那些历经千年的论断。这本书更像是一部艺术史的旁白,讲述了人类认知疆域是如何被一点一滴地精确丈量出来的。

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对于习惯了符号和公式的现代读者来说,阅读《古典几何学》无疑是一次穿越时空的对话。它的语言是古典的,充满了对严谨形式的敬畏,而且在论述中,几乎感受不到任何现代数学的“捷径”。我特别留意了书中关于非欧几何的早期萌芽和争议的讨论,作者没有直接介绍黎曼几何的成果,而是聚焦于卡尔·弗里德里希·高斯等先驱在探索平行公理极限情况时所经历的心路历程,那种在传统框架内进行颠覆性思考的挣扎和隐忍,被描绘得淋漓尽致。这本书的价值不在于教授你如何解题,而在于让你理解“几何学是如何成为几何学”的漫长而曲折的过程。它教会我的最重要的一点是,任何深刻的知识体系,其根基都建立在一系列看似简单却至关重要的初始假设之上。读完此书,我对待任何学科的态度都变得更加谦逊,开始审视那些被我们习以为常的“基础”究竟是如何被确立和捍卫的。它不是一本轻松的读物,但绝对是一次值得所有热爱理性思维的人投入精力的深度学习。

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这本书的魅力在于它的“非功利性”,它似乎完全不关心如何将这些知识应用于工程或现代物理,它只关心几何学本身的内在美和逻辑的自洽性。我曾经尝试跳着看一些章节,但很快就发现这种做法是徒劳的,因为后面的论述完全建立在前面对早期概念的精细辨析之上。例如,书中对“点”和“线”的定义,其哲学探讨的深度远超出了我们中学时对它们的机械理解。作者花了大量的笔墨去分析欧几里得《原本》中公设和公理的选择过程,并深入探讨了为什么某些看似显而易见的“常识”需要被郑重地写下来作为逻辑起点。这让我对“公理系统”这个概念有了全新的认识——它不是天然存在的真理,而是人类在特定历史条件下,为了构建一个逻辑自洽的体系而做出的艰难抉择。这本书的排版也很有特色,图注非常少,很多复杂的几何图形需要读者自己根据文字描述在脑海中构建,这无疑是对空间想象力的一次严峻考验,但一旦成功构建,那种豁然开朗的感觉,远胜于直接看到一张清晰的彩色图示。

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深得我心的一本书,特别是利用旋转曲面构造三种几何,变分法竟然可以得出统一理论:从实验几何到推理几何,最后到解析几何,全等相似和毕达哥拉斯定理 矢量加和数量乘,内积就是从定性到定量,完成了空间结构的代数化;这本书后半段可以被《什么是数学》所概括;实验只能得出some的结论,而推理可以得出all和必然的词汇。球面,平面,非欧三种几何统一可以利用反射变换来统一也就是群;也可以用变分来统一。从相等到相似是个比例问题,但是无理数危机,后来利用逼近法得到了缓解也就是分析。运动和保长变换等价 公理体系的意义:数学模型的特征性质进行简明扼要的描述。三角学就是定性的三角形的唯一性定理提升为可计算的函数关系----古典几何学中的正弦定理和余弦定理

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从现代的角度重新审视几何学的发展:实验几何、推理几何、球面几何、非欧几何,并用变分法统一处理了欧氏几何、非欧几何、球面几何。后面还写了一些射影几何,暂时未看。对非欧几何,我在此方得一窥。也领略了几何学的美妙,其中的对称性。

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深得我心的一本书,特别是利用旋转曲面构造三种几何,变分法竟然可以得出统一理论:从实验几何到推理几何,最后到解析几何,全等相似和毕达哥拉斯定理 矢量加和数量乘,内积就是从定性到定量,完成了空间结构的代数化;这本书后半段可以被《什么是数学》所概括;实验只能得出some的结论,而推理可以得出all和必然的词汇。球面,平面,非欧三种几何统一可以利用反射变换来统一也就是群;也可以用变分来统一。从相等到相似是个比例问题,但是无理数危机,后来利用逼近法得到了缓解也就是分析。运动和保长变换等价 公理体系的意义:数学模型的特征性质进行简明扼要的描述。三角学就是定性的三角形的唯一性定理提升为可计算的函数关系----古典几何学中的正弦定理和余弦定理

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深得我心的一本书,特别是利用旋转曲面构造三种几何,变分法竟然可以得出统一理论:从实验几何到推理几何,最后到解析几何,全等相似和毕达哥拉斯定理 矢量加和数量乘,内积就是从定性到定量,完成了空间结构的代数化;这本书后半段可以被《什么是数学》所概括;实验只能得出some的结论,而推理可以得出all和必然的词汇。球面,平面,非欧三种几何统一可以利用反射变换来统一也就是群;也可以用变分来统一。从相等到相似是个比例问题,但是无理数危机,后来利用逼近法得到了缓解也就是分析。运动和保长变换等价 公理体系的意义:数学模型的特征性质进行简明扼要的描述。三角学就是定性的三角形的唯一性定理提升为可计算的函数关系----古典几何学中的正弦定理和余弦定理

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深得我心的一本书,特别是利用旋转曲面构造三种几何,变分法竟然可以得出统一理论:从实验几何到推理几何,最后到解析几何,全等相似和毕达哥拉斯定理 矢量加和数量乘,内积就是从定性到定量,完成了空间结构的代数化;这本书后半段可以被《什么是数学》所概括;实验只能得出some的结论,而推理可以得出all和必然的词汇。球面,平面,非欧三种几何统一可以利用反射变换来统一也就是群;也可以用变分来统一。从相等到相似是个比例问题,但是无理数危机,后来利用逼近法得到了缓解也就是分析。运动和保长变换等价 公理体系的意义:数学模型的特征性质进行简明扼要的描述。三角学就是定性的三角形的唯一性定理提升为可计算的函数关系----古典几何学中的正弦定理和余弦定理

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