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先别急着崇拜古希腊人

有些问题是古希腊人不能用尺规解决的,比如将一个角三等分,或者画出面积相等的圆和正方形,这些问题快把他们逼疯了。但问题是,他们又无法证明这些问题是不可能解决的(当然,我们现在已经知道这些问题确实是不能通过尺规完成的),所以对他们来说,只要足够聪明,一定能找到解决方法。毕竟对于三等分角这种简单的问题,人们理所当然地认为它不可能无解。

不过,外星人可以轻松地通过折纸的方式解决这个问题,上图就是用折纸三等分角的一种方法。它由日本北海道大学(Hokkaido University)的阿部恒于1980年首次提出。古希腊人之所以没有发现这种方法,是因为它需要用两条不同的直线同时连接两个不同的点。这种操作超出了尺规作图的使用范围,却能通过折纸轻松做到。

有些图形的某些边和另一些边相交,这更令古希腊人发疯。如果你把之前折出的五边形纸结靠近灯光看,会发现里面有个五角星,这种形状通常被称作五角星形(pentagram)。正五边形和正五角星形都是5条边相等的五边形,但五角星的这个特征经常被忽视,因为它各边是相交的。有人认为五角星形不是“真”的图形,真令人羞愧。但我认为这属于个人喜好的问题,我就喜欢边相交的图形。

如果你不喜欢边相交的图形,那么你只能找到一种正七边形(heptagon),但如果你不介意一点随性的“交流”(就让我们面对现实吧,这个时代谁不是这样呢),那么你就会找到两种完美的正七边形。如果把全部图形包括在内,一共有5种不同的正十一边形(hendecagon)。在只有一种正规形状(regular form)的图形中,正六边形是边最多的图形;其他边数大于6的正多边形一般有两种或两种以上。然而,并不是边越多,正规形状就越多。例如,正十二边形(dodecagon)就只有2种。

5种不同的正十一边形

让我感到遗憾的是,每当画星形时,人们总是只想到五角星形。为何不画七角星形甚至九角星形呢?值得一提的是:如果你打算练习画不同的星形,最难的一步是让角点分布得足够均匀。下面是一些为你准备好的模板,你可以在上面画星形。你还可以在makeanddo4D.com这个网站上下载到更多免费模板。

让古希腊人为难的最后一个问题是:怎样在他们刻板的规则下画出正七边形。这个问题令他们彻底发疯。经过大量尝试,他们画出了正五边形,但无法攻克正七边形。于是他们决定把它搁置一边,先去尝试画其他图形。他们用尺规画出正八边形和正十边形,但无法画出正九边形和正十一边形。往后,十二边形很容易画出,但十三边形和十四边形又画不出来了。 令人沮丧的是,古希腊人还不够了解数学,以至于他们无法证明尺规画不出这些图形,所以他们一直在做无用的努力。

我要强调一点,古希腊人不是没有能力画出这些图形,他们只是无法用自己执着的方法画出这些图形。只要一点尝试和接受一点误差,你只需一把直尺就能画出相当精确的正七边形,足够满足实际需求了。但对欧几里得和他的朋友们来说,这不是真正完美的正七边形,这令他们非常懊恼。他们只接受直线和完美圆的存在,如果无法用直线和圆画出正七边形,他们会不满意。如果正七边形没有从根本上得到证明(从直线和圆开始证明正七边形可以画出),他们不会承认正七边形的存在。

不过在我看来,古希腊人太死板了。他们完全可以只借助于直线和圆来三等分角,只需要在一个地方画一个圆,然后将它滑动到另一个地方。但古希腊人认为这种操作不符合规定,因为它们无法用尺规实现。那是他们的特权,数学是一场规模宏大的游戏,古希腊人只是在自己建立的规则下小心行事。数学同样是一场严格的游戏,你无法作弊 ,你只能在其中添加更多规则。

这可能是我最喜欢的对数学的定义:数学是一场你可以自己制定规则的游戏,你自己制定游戏规则——你可以确定哪些事情是正确的,哪些事情是允许的,然后从规则开始,一步一步深入,证明更多的事实。数是最简单的:你只需假设它们存在,就可以开始证明“十进制的自恋数不超过39个”这样的命题。数的世界非常有价值,因为你只需要一个假设:假设数的确存在。另一方面,几何却有更多选择起始假设的余地。数学的伟大在于,一旦确定了基本假设,任何人在宇宙乃至宇宙外的任何地方都会得到同样的结果。如果我们知道某个外星文明的几何基本假设,那么我们就能推导出和他们完全一样的结果。 LmQpcoP8dJyu+HSB8SukDIQvGIDyaYxOHeDo1Shzd0MoyESRyx+a9sfDIw7uNkb8

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