1893年,在喀山大学树立起世界上第一个数学家的塑像。这位数学家就是俄国的伟
大学者、非欧几何的创始人之一罗巴切夫期基(H.N.JIoqaheBCKNN,1792-1856)。非欧
几何是人类认识史上一个富有创造性的伟大成果,它的创立,不仅带来了近百年来数学
的巨大进步,而且对现代物理学、天文学以及人类时空观念的变革都产生了深远的影响
。可是,这一重要的数学发现在罗巴切夫斯基提出后相当长的段时间内,不但没能赢得
社会的承认和赞美,反而遭到种种歪曲、非难和攻击,使非欧几何这一新理论迟迟得不
到学术界的公认。
失败的启迪
罗巴切夫斯基是在尝试解决欧氏第五公设问题的过程中,从失败走上他的发现之路
的。欧氏第五公设问题是数学史上最古老的著名难题之一。它是由古希腊学者最先提出
来的。公元前3世纪,希腊亚历山大里亚学派的创始者欧几里得(Euclid,约公元前330
年-前275)集前人几何研究之大成,编写了数学发展史上具有极其深远影响的数学巨著
《几何原本》。这部著作的重要意义在于,它是用公理法建立科学理论体系的最早典范
。在这部著作中,欧几里得为推演出几何学的所有命题,一开头就给出了五个公理(适
用于所有科学)和五个公设(只应用于几何学),作为逻辑推演的前提。《几何原本》
的注释者和评述者们对五个公理和前四个公设都是很满意,唯独对第五个公设(即平行
公理)提出了质疑。
第五公设是论及平行线的,它说的是:如果一直线和两直线相交,所构成的两个同
侧内角之和小于两直角,那么,把这两直线延长,它们一定在那两内角的侧相交。数学
家们并不怀疑这个命题的真实性,而是认为它无论在语句还是在内容上都不大像是个公
设,而倒像是个可证的定理,只是由于欧几里得没能找到它的证明,才不得不把它放在
公设之列。
为给出第五公设的证明,完成欧几里得没能完成的工作,自公元前3世纪起到19世纪
初,数学家们投入了无穷无尽的精力,他们几乎尝试了各种可能的方法,但都遭到了失
败。罗巴切夫斯基是从1815年着手研究平行线理论的。开始,他也是循着前人的思路,
试图给出第五公设的证明。在保存下来的他的学生听课笔记中,就记有他在1816--1817
学年度向何教学中给出的几个证明。可是,很快他便意识到自己的证明是错误的。前人
和自己的失败从反面启迪了他,使他大胆思索问题的相反提法:可能根本就不存在第五
公设的证明。于是,他便调转思路,着手寻求第五公设不可证的解答,这是一个全新的
,也是与传统思路完全相反的探索途径。罗巴切夫斯基正是沿着这个途径,在试证第五
公设不可证的过程上发现一个新的几何世界的。
那么,罗巴切夫斯基是怎样证得第五公设不可证的呢?又是怎样从中发现新几何世
界的呢?原来他创造性地运用了处理复杂数学问题常用的一种逻辑方法--反证法。
这种反证法的基本思想是,为证“第五公设不可证”,首先对第五公设加以否定,
然后用这个否定命题和其它公理公设组成新的公理系统,并由此展开逻辑推演。假设第
五公设是可证的,即第五公设可由其它公理公设推演出来,那么,在新公理系统的推演
过程中一定能出现逻辑矛盾,至少第五公设和它的否定命题就是一对逻辑矛盾;反之,
如果推演不出矛盾,就反驳了“第五公设可证”这一假设,从而也就间接证得“第五公
设不可证”。
依照这个逻辑思路,罗巴切夫斯基对第五公设的等价命题普列菲尔公理“过平面上
直线外一点,只能引一条直线与已知直线不相交”作以否定,得到否定命题“过平面上
直线外一点,至少可引两条直线与已知直线不相交”,并用这个否定命题和其它公理公
设组成新的公理系统展开逻辑推演。在推演过程中,他得到一连串古怪的命题,但是,
经过仔细审查,却没有发现它们之间含有任何罗辑矛盾。于是,远见卓识的罗巴切夫斯
基大胆断言,这个“在结果中并不存在任何矛盾”的新公理系统可构成一种新的几何,
它的罗辑完整性和严密性可以和欧几里得几何相媲美。而这个无矛盾的新几何的存在,
就是对第五公设可证性的反驳,也就是对第五公设不可证性的逻辑证明。由于尚未找到
新几何在现实界的原型和类比物,罗巴切夫斯基慎重地把这个新几何称之为“想象几何
”。
在冷漠中宣告新几何诞生
1826年2月23日,罗巴切夫斯基于喀山大学物理数学系学术会议上宣读了他的第一篇
关于非欧几何的论文《几何学原理及平行线定理严格证明的摘要》。这篇首创性论文的
问世,标志着非欧几何的诞生。然而,这一重大成果刚一公诸于世,就遭到正统数学家
的冷漠和反对。
参加2月23日学术公议的全是数学造诣较深的专家,其中著名的数学家、天文学家西
蒙诺夫(A.M.CИMOHOB),有后来成为科学院院士的古普费尔(A.R.KYI-Iφep)以及后
来在数学界颇有声望的博拉斯曼(H.Д.Бp-aшMah)。在这些人的心目中,罗巴切夫斯
基是一位很有才华的青年数学家。可是,出乎他们的意料,这位年轻的教授在简短的开
场白之后,接着说的全是一些令人莫明其妙的话,诸如三角形的内角和小于两直角,而
且随着边长增大而无限变小,直至趋于零;锐角一边的垂线可以和另一边不相交,等等
。这些命题不仅离奇古怪,与欧几里得几何相冲突,而且还与人们的日常经验相背离。
然而,报告者却认真地、充满信心地指出,它们属于一种逻辑严谨的新几何,和欧几里
得几何有着同等的存在权利。这些古怪的语言,竟然出自一个头脑清楚、治学严谨的数
家教授之口,不能不使与会者们感到意外。他们先是表现现一种疑惑和惊呆,不多一会
儿,便流露出各种否定的表情。
宣讲论文后,罗巴切夫斯基诚恳地请与会者讨论,提出修改意见。可是,谁也不肯
作任何公开评论,会场上一片冷漠。一个具有独创性的重大发现作出了,那些最先聆听
到发现者本人讲述发现内容的同行专家,却因思想上的守旧,不仅没能理解这一发现的
重要意义,反而采取了冷谈和轻慢的态度,这实在是一件令人遗憾的事情。
会后,系学术委员会委托西蒙诺夫、古普费尔和博拉斯曼组成三人鉴定小组,对罗
巴切夫斯基的论文作出书面鉴定。他们的态度无疑是否定的,但又迟迟不肯写出书面意
见,以致最后连文稿也给弄丢了。
权威的讥讽与匿名者的攻击
罗巴切夫斯基的首创性论文没能引起学术界的注意和重视,论文本身也似石沉大海
,不知被遗弃何处。但他并没有因此灰心丧气,而是顽强地继续独自探索新几何的奥秘
。1829年,他又撰写出一篇题为《几何学原理》的论文。这篇论文重现了第一篇论文的
基本思想,并且有所补充和发展。此时,罗巴切夫斯基已被推选为喀山大学校长,可能
出自对校长的“尊敬”,《喀山大学通报》全文发表了这篇论文。
1832年,根据罗巴切夫斯基的请求,喀山大学学术委员会把这篇论文呈送彼得堡科
学院审评。科学院委托著名数学家奥斯特罗格拉茨基院士作评定。奥斯特罗格拉茨基是
新推选的院士,曾在数学物理、数学分析、力学和天体力学等方面有过卓越的成就,在
当时学术界有很高的声望。可惜的是,就是这样一位杰出的数学家,也没能理解罗巴切
夫斯基的新几何思想,甚至比喀山大学的教授们更加保守。如果说喀山大学的教授们对
罗巴切夫斯基本人还是很“宽容”的话,那么,奥斯特罗格拉茨基则使用极其挖苦的语
言,对罗巴切夫斯基作了公开的指责和攻击。同年11月7日,他在给科学院的鉴定书中
一开头就以嘲弄的口吻写道:“看来,作者旨在写出一部使人不能理解的著作。他达到
自己的目的。”接着,对罗巴切夫斯基的新几何思想进行了歪曲和贬低。最后粗暴地断
言:“由此我得出结论,罗马切夫斯基校长的这部著作谬误连篇,因而不值得科学院的
注意。”
这篇论文不仅引起了学术界权威的恼怒,而且还激起了社会上反动势力的敌对叫嚣
。名叫布拉切克和捷列内的两个人,以匿名C.C在《祖国之子》杂志上撰文,公开指名
对罗巴切夫斯基进行人身攻击。匿名者在题为《评罗巴切夫斯基的著作《几何学原理》
一文中,开始就不怀好意地写道:“甚至难以理解,罗巴切夫斯基先生是如何用数学中
最简明的几何学,建立起晦涩的、不可思议和神秘莫测的学说的。”文中嘲弄道:“为
什么不能把黑的想象成白的,把圆的想象成方的,把三角形内角和想象成小于两直角,
把同一个定积分值想象成既等于π/4,又等于∞?非常、非常可能,尽管理智是不能理
解这些的。”在文章的结尾处,作者更加放肆地讥讽道:“为什么不写成,例如对几何
学的讽刺,几何学漫画等什么的,来代替标题《几何学原理》?”
针对这篇污辱性的匿名文章,罗巴切夫斯基撰写了一篇反驳文章。但《祖国之子》
杂志却以维护杂志声誉为由,将罗巴切夫斯基的文章扣压下来,一直不予发表。对此,
罗巴切夫斯基极为气愤。
《祖国之子》杂志刊登攻击科学家的匿名文章并非偶然,而是有一定的政治背景的
。原来这家杂志的把持者布尔加林和格列奇同沙皇秘密政治组织“第三厅”有着联系,
他们靠“第三厅”的资助维持杂志,并且充当帮凶,专门监视和打击先进的思想家和具
有革命倾向的科学家。明显表现有无神论和唯物主义倾向的喀山大学校长罗巴切夫斯基
,自然要被他们列为危险对象加以监视。借歪曲、诋毁科学新成果,来压制、打击具有
进步思想的科学家,是一切反动势力的惯用伎俩。
在孤境中奋斗终生
罗巴切夫斯基开创了数学的一个新领域,但他的创造性工作在生前始终没能得到学
术界的重视和承认。就在他去世的前两年,俄国著名数学家布尼雅可夫斯基还在其所著
的《平行线》一书中对罗巴切夫斯基发难,他试图通过论述非欧几何与经验认识的不一
致性,来否定非欧几何的真实性。英国著名数学家莫尔甘(Morgan,1806-1871)对非
欧几何的抗拒心里表现得就更加明显了,他甚至在没有亲自研读非欧几何著作的情况下
就武断地说:“我认为,任何时候也不会存在与欧几里得几何本质上不同的另外一种几
何。”莫尔甘的话代表了当时学术界对非欧几何的普遍态度。
在创立和发展非欧几何的艰难历程上,罗巴切夫斯基始终没能遇到他的公开支持者
,就连非欧几何的另一位发现者德国的高斯(Gauss,1777-1855)也不肯公开支持他的
工作。高斯是当时数学界首屈一指的数学巨匠,负有“欧洲数学之王”的盛名,早在1
792年,也就是罗巴切夫斯基诞生的那一年,他就已经产生了非欧几何思想萌芽,到了1
817年已达成熟程度。他把这种新几何最初称之为“反欧几何”。后称“星空几何”,最
后称“非欧几何”。但是,高斯由于害怕新几何会激起学术界的不满和社会的反对,会
由此影响他的尊严和荣誉,生前一直没敢把自己的这一重大发现公之于世,只是谨慎地
把部分成果写在日记和与朋友的往来书信中。当高斯看到罗巴切夫斯基的德文非欧几何
著作《平行线理论的几何研究》(1840年)后,内心是矛盾的,他一方面私下在朋友面
前高度称赞罗巴切夫斯基是“俄国最卓越的数学家之一”,并下决心学习俄语,以便直
接阅读罗巴切夫斯基的全部非欧几何著作;另一方面,却又不准朋友向外界泄露他对非
欧几何的有关告白,也从不以任何形式对罗巴切夫斯基的非欧几何研究工作加以公开评
论。他积极推选罗巴切夫斯基为哥延根皇家科学院通讯院士,可是,在评选会上和他亲
笔写给罗巴切夫斯基的推选通知书中,他对罗巴切夫斯基在数学上的最卓越贡献--创
立非欧几何却避而不谈。
高斯凭任在数学界的声望和影响,完全有可能减少罗巴切夫斯基的压力,促进学术
界对非欧几何的公认。然而,在顽固的保守势力面前他却丧失了斗争的勇气。高斯的沉
默和软弱表现,不便严重限制了他在非欧几何研究上所能达到的高度,而且客观上助长
了保守势力对罗巴切夫斯基的攻击。
晚年的罗巴切夫斯基心情更加沉重,他不仅在学术上受到压制,而且在工作上还受
到限制。按照当时俄国大学委员会的条例,教授任职的最高斯限是30年,依照这个条例
,1846年罗巴切夫斯基向人民教育部提出呈文,请求免去他在数学教研室的工作,并推
荐让位给他的学生A.Φ.波波夫。人民教育部早就对不顺从他们意志办事的罗巴切夫斯基
抱有成见,但又找不到合适的机会免去他在喀山大学的校长职务。罗巴切夫斯基辞去教
授职务的申请正好被他们用以作为借口,不仅免去了他主持教研室的工作,而且还违背
他本人的意愿,免去了他在喀山大学的所有职务。被迫离开终生热爱的大学工作,使罗
巴切夫斯基在精神上遭到严重打击。他对人民教育部的这项无理决定,表示了极大的愤
慨。
家庭的不幸格外增加了他的苦恼。他最喜欢的、很有才华的大儿子因患肺结核医治
无效死去,这使他十分伤感。他的身体也变得越来越多病,眼睛逐渐失明,最后终于什
么也看不见了。1856年2月12日,伟大的学者罗巴切夫斯基在苦闷和抑郁中走完了他生命
的最后一段路程。喀山大学师生为他举行了隆重的追悼会。在追悼会上,他的许多同事
和学生高度赞扬他在建设喀山大学、提高民族教育水平和培养数学人材等方面的卓越功
绩,可是谁也不提他的非欧几何研究工作,因为此时,人们还普遍认为非欧几何纯属“
无稽之谈”。
罗巴切夫斯基为非欧几何的生存和发展奋斗了三十多年,他从来没有动摇过对新几
何远大前途的坚定信念。为了扩大非欧几何的影响,争取早日取得学术界的承认,除了
用俄文外,他还用法文、德文发现了自己的著作,同时还精心设计了检验大尺度空间几
何特性的天文观测方案。不仅如此,他还发展了非欧几何的解析和微分部分,使之成为
一个完整的、有系统的理论体系。在身患重病,卧床不起的困境下,他也没停止对非欧
几何的研究。他的最后一部巨著《论几何学》,就是在他双目失明,临去世的前一年,
口授他的学生完成的。
历史是最公允的,因为它终将会对各种思想、观点和见解作出正确的评价。1868年
,意大利数学家贝特拉米(Beltrami,1835-1899)发表了一篇著名论文《非欧几何解
释的尝试》,证明非欧几何可以在欧几里得空间的曲面(例如拟球曲面)上实现。这就
是说,非欧几何命题可以“翻译”成相应的欧几里得几何命题,如果欧几里得几何没有
矛盾,非欧几何也就自然没有矛盾。人们既然承认欧几里是没有矛盾的,所以也就自然
承认非欧几何没有矛盾了。直到这时,长期无人问津的非欧几何才开始获得学术界的普
遍注意和深入研究,罗巴切夫斯基的独创性研究也就由此得到学术界的高度评价和一致
赞美,他本人则被人们赞誉为“几何学中的哥白尼”。