网上由对地平论的讨论引发对平面定义的讨论。多数在中学生水平。
虽然平面定义对地平论是不必要的, 但平面确实很难定义,在历史上,许多大科学家的定义都有内在的逻辑问题。 既很容易循环定义,又容易重复性判断,如我前面的帖子中指出的那样,你不能先有了欧几里得2维空间,再去定义平面。 这就是用平面定义平面了。 一个要点是,只能用基本的概念去定义更高级的概念,不能反过来。
但平面的定义,如同民主的定义一样,由于民主本身反对任何权威,所以民主是没有权威的定义的。虽然实践上是没有问题的,但在理论上问题很大。
离开历史上平面的朴素和直观的概念,莱布尼茨第一个给出了平面的构造性定义,
“平面是一组这样的点,它们到两个定点的距离相等。”
显然,这个定义没有用到比平面更复杂的概念,甚至没有用到直线的概念,他就定义了平面。
一时间,平面其他形式的构造性定义成了热门。 傅里叶给出了下面的定义:
“平面由经过直线上一点,且与直线垂直的所有直线构成”..
这个定义其实没有莱布尼茨的好,用了直线的概念,不过线比面低级,还是可以接受的。 但是如我们前面所说,先于“平面”而给出“垂直”,“直线”等概念还是有些不太妥当。
18 世纪,英国数学家辛松给出了平面的定义,称为包含性定义:
“平面是具有下面性质的面,通过其上任意两点的直线完全包含在该面上”
还是同样具有内在的逻辑问题。
最后,还是希尔伯特的平面的公理化定义解决了问题。 就是希尔伯特将点、直线、平面作为原始性概念,不加具体定义,而只描述。也可以称为公理化定义。现在的民主,也都是只有描述性定义。 就是民主应该是这样子的。 希尔伯特提出并解决了经典力学的公理化问题,同时也提出了量子力学的公理化问题,但没有解决。即所谓希尔伯特第六问题。
希尔伯特的学生冯·诺依曼,(当代最伟大的数学物理学家,没有之一,与愛因斯坦等人成為普林斯顿的四大教授之一,不須上課。 文小刚的老板,Witten 也许可以说是他的接班人)继续前进,在数学和物理上同时获得许多重要成果,但依然没有最后成功。 今天,轮到我们来做量子力学的公理化问题了。 :-)) 量子计算的出现和发展给予了量子力学的公理化新的希望。 但在理论上还是有些问题,可能要依赖于科学哲学的最后解决,但在实践上已经有很大的进展。 具体已经超出本贴题目,详情请听下回分解。 :-))