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程碧波:《幾何原本》來自中國的證據(jù)及其在西方的錯誤傳播

2023-05-16 20:35 作者:行道者  | 我要投稿

? ? ? ?學(xué)界認(rèn)為,耶穌會數(shù)學(xué)家克拉維烏斯(Christoph Clavius, 1537/1538-1612)編注的《原本》1574年本前六卷被利瑪竇(Matteo Ricci, 1552-1610)、徐光啟(1562-1633)譯成漢語并以《幾何原本》為題在1607年出版,是中國數(shù)學(xué)史上的重大事件,具有里程碑式的意義。不少權(quán)威數(shù)學(xué)史論著所列中國數(shù)學(xué)史分期方案都能支持這一點(diǎn)。

? ? ? ?克拉維烏斯,著有《五卷本《克拉維烏斯“數(shù)學(xué)”著作全集》,其被其弟子利瑪竇介紹到中國來的著作有《幾何原本》《渾蓋通憲圖說》《乾坤體義》《同文算指》等書,據(jù)說其也是“格雷戈里歷”的提出者。《幾何原本》的著者歐幾里得(Euclid),大約生活在公元前300年左右。當(dāng)時希臘科學(xué)發(fā)展處于鼎盛時期,代表埃及、希臘數(shù)學(xué)成就最高水平的就是《幾何原本》。這一數(shù)學(xué)史上最負(fù)盛名的巨著,不僅使許多數(shù)學(xué)著作相形見絀,而且對后世數(shù)學(xué)及自然科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了極其深刻的影響,其數(shù)學(xué)思想和方法支配了數(shù)學(xué)兩千多年。

? ? ? ?網(wǎng)友文行先生根據(jù)徐光啟翻譯的《幾何原本》中,徐光啟的《序》里沒有提及歐幾里得,以及沒有提及《幾何原本》有后面九卷尚未翻譯這兩點(diǎn),推斷《幾何原本》就是徐光啟自己的作品,西方各版《幾何原本》系對徐光啟《幾何原本》的抄襲。本文筆者仔細(xì)研讀所謂徐光啟翻譯的《幾何原本》,有極強(qiáng)的證據(jù)支持以下結(jié)論:

? ? ? ?所謂徐光啟所翻譯的《幾何原本》的核心內(nèi)容才是中國本土原著的數(shù)學(xué)著作,而克拉維烏斯的《原本》(下稱“克版”)以及其它西方版本的《原本》系抄襲自中國《幾何原本》。其關(guān)鍵證據(jù)是:西方的《幾何原本》所有版本均完全誤讀了中國的《幾何原本》,因此產(chǎn)生了全面性的錯誤,而唯獨(dú)徐光啟版《幾何原本》(下稱“徐版”)是正確的。《(幾何)原本》在西方的出現(xiàn)應(yīng)不早于蒙古二次西征,即耶元1235年,其以西文形式的出現(xiàn),應(yīng)不早于耶元1400年,并且此《(幾何)原本》應(yīng)是殘破的。徐光啟版《幾何原本》才是真正的原版《幾何原本》。

一?“度”、“幾何”與“量”的錯誤理解:西方《原本》體系的崩潰

? ? ? ?(一)西方《原本》對“度”和“幾何”的錯誤理解及其公理錯誤

克版為代表的所有西版《原本》從未真正理解“幾何”之含義,這導(dǎo)致其大部分公理的錯誤和整本書的邏輯混亂。換言之,所有西版《原本》都是立不住的。而徐版正確闡述“度”、“幾何”的含義,其公理正確,整本書結(jié)構(gòu)和邏輯清晰。

徐版在卷一的“公論者不可疑”部分給出了幾條公論(公理):

1、第一論:設(shè)有多度彼此俱與他等,則彼與此自相等。

2、第二論:有多度等,若所加之度等,則合并之度亦等。

3、第三論:有多度等,若所減之度等,則所存之度亦等。

4、第四論:有多度不等,若所加之度等,則合并之度不等。

5、第五論:有多度不等,若所減之度等,則所存之度不等。

6、第六論:有多度俱倍于此度,則彼多度俱等。

7、第七論:有多度俱半于此度,則彼多度亦等。

8、第八論:有二度自相合,則二度必等。

9、第九論:全大于其分。

? ? ? ?克版在與以上九論對應(yīng)的拉丁文中,沒有字詞與以上公論中的“度”相對應(yīng),而是使用了關(guān)系代詞“那個(Quae)”。譬如第一論的拉丁文為“Quae?eidem aequalia, et inter sesunt aequalia”。

? ? ? ?在徐版卷一的“公論者不可疑”部分后續(xù)公論為:

1、第十四論:有幾何度等,若所加之度各不等,則合并之差與所加之差等。

2、第十五論:有幾何度不等,若所加之度等,則合并所贏之度與元所贏之度等。

3、第十六論:有幾何度等,若所減之度不等,則余度所贏之度與減去所贏之度等。

4、第十七論:有幾何度不等,若所減之度等,則余度所贏之度與元所贏之度等。

5、第十八論:全與諸分之并等。

? ? ? ?徐版從第十四論到第十八論出現(xiàn)了“幾何度”,那這“幾何度”與第一論到第八論的“度”是一回事嗎?如果是一回事,為什么后面突然出現(xiàn)“幾何度”?徐版可能畫蛇添足嗎?

? ? ? ?克版在與第十四論到第十八論對應(yīng)的拉丁文中,同樣沒有與“幾何度”對應(yīng)的字詞,對應(yīng)的拉丁文為“aequalibus”與“inaequalibus”,意為等與不等。由此可知以上徐光啟版《幾何原本》中的“度”與“幾何度”在克版的對應(yīng)拉丁文中均無相關(guān)字詞表達(dá)。

? ? ? ?而目前流行的版本是標(biāo)準(zhǔn)的希思(Thomas Little Heath,1861-1940)英譯評注本The thirteen bools of Euclid’s Elements(《歐幾里得原本13卷》)。這個版本卷一中的公論大為減少,只有:1、等于同量的量彼此相等。2、等量加等量,其和仍相等。3、等量減等量,其差仍相等。4、彼此能重合的物體是全等的。5、整體大于部分。而其中“量”與“物體”的原文都是同一個詞“thing”。很顯然,其并沒有第十四論到第十八論,也就不可能分辨“度”和“幾何度”的區(qū)別。

? ? ? ?由于西方所有版本《幾何原本》的公論(公理)中均沒有闡述“度”和“幾何度”的區(qū)別,所以這所有版本中相對應(yīng)的詞均為“量(magnitudo)”或“連續(xù)量(quantitas continua)”。那現(xiàn)在來看看徐光啟版《幾何原本》如何解釋“幾何”,以及這種解釋對于整本書的意義何在。

? ? ? ?徐版卷五第一界:“分者,幾何之幾何也。小能度大,以小為大之分。以小幾何度大幾何謂之分。曰,幾何之幾,何者謂非?此小幾何不能為此大幾何之分也。如一點(diǎn)無分亦非幾何,即不能為線之分也。一線無廣狹之分,非廣狹之幾何,即不能為面之分也。一面無厚薄之分,非厚薄之幾何,即不能為體之分也。曰,能度大者謂小幾何,大幾何能盡大之分者也。如甲為乙、為丙之分,則甲為乙三分之一,為丙六分之一,無贏不足也。若戊為丁之一即贏,為二即不足,己為丁之三即贏,為四即不足,是小不盡大,則丁不能為戊己之分也。以數(shù)明之:若四于八、于十二、于十六、于二十諸數(shù)皆能盡分,無贏不足也。若四于六、于七、于九、于十、于十八、于三十八諸數(shù),或贏或不足,皆不能盡分者也。本書所論皆指能盡分者。故稱為分。若不盡分者,當(dāng)稱幾分。幾何之幾如四于六,為三分六之二(即三分之二),不得正名為分,不稱小度大也,不為大幾何內(nèi)小幾何也”。

? ? ? ?這段話清晰地闡述了何為“幾何”:某量可以被更小的某度來整除,此量即為大幾何,此度即為小幾何。若不能整除,就“不為大幾何內(nèi)小幾何也”,換言之,就不叫幾何。本段對不能整除的,給出了另一個專門名詞“幾分”。因此“幾何”與“幾分”是互補(bǔ)的概念。這段話還給出具體數(shù)字的例子:八除以四無余數(shù),則四是八之小幾何,八為四之大幾何。六除以四有余數(shù),所以四不是六的小幾何,六不是四的大幾何。故第二界就說:“若小幾何能度大者,則大為小之幾倍”。

? ? ? ?徐版為何要如此定義“幾何”呢?其卷五第四界說:“凡同理之比例有三種,有數(shù)之比例,有量法之比例,有樂律之比例。本篇所論皆量法之比例也”。因此,“幾何”之定義,正是為“量法”,也即“測量之法”而產(chǎn)生的。因?yàn)樵谑褂枚攘亢鈦頊y量物體時,度量衡一定有最小刻度,這個最小刻度的大小就是此度量衡能測量的最高精度。例若最小刻度是厘米,則其測量物體的最高精度就是厘米;若最小刻度是毫米,則其測量物體的最高精度就是毫米。按前段話,若最小刻度是四,則若將其來測量六,則要么為一度,要么為兩度。實(shí)際上取一度時,少測量了二;取兩度時,又多測量了二。只不過因?yàn)樽钚】潭葹樗?,所以沒有辦法測量出二。要想測量出二,就必須采取最小刻度不大于二的更精密的度量衡?!皫住钡募坠俏?/p>

是測量長度的刻度模樣,“何”為“負(fù)荷”,即“測量值”。

? ? ? ?這就是現(xiàn)代分析數(shù)學(xué)中的測度論。

? ? ? ?因此按現(xiàn)代的語言,“度”即是指“度量衡的刻度”,“幾何”即是指“相對某特定刻度的可測量”。前述徐版第一論到第九論均是對“刻度”而言,第十四論到第十八論均是對“相對某特定刻度的可測量”而言,兩者具有嚴(yán)格的區(qū)別。以第十八論“(幾何度)全與諸分之并等”為例:以四為一度來測量六,假設(shè)采取四舍五入法,則測量得兩度。如果有兩個六分別測量再加總,則一共有四度。但是如果將兩個六合在一起進(jìn)行測量,則是以四來測量十二,測量得三度。顯然分別測量之后加總測量值,與合并之后一次測量,其值不同。這就違反了“全與諸分之并等”的公論(公理)。同樣地,《幾何原本》中第十四到第十八公論均不再正確只有可測量,也即“幾何度”才滿足第十四論到第十八論的公論。所以徐版中的“幾何”二字絕不是可有可無的畫蛇添足。

? ? ? ?顯然西方所有版本的《原本》都完全沒有弄明白《原本》的真正意思。因此西方版的《幾何原本》把“度”和“幾何度”均混同為形體的客觀真實(shí)數(shù)值而未認(rèn)識到是刻度和測量值。自然地,西方所有版本的《原本》對這些公論的證明都是錯誤的。


(二)“幾何”是中國自古就有數(shù)學(xué)測量體系

? ? ? ?通常認(rèn)為“幾何”是徐光啟借用中國傳統(tǒng)上“幾何”的“多少”、“數(shù)量”之意,同時諧音西方“Geometry”或“Magnitude”而得。但是中國自古對于“幾何”就有極為準(zhǔn)確的定義。

? ? ? ?第一,“幾”的含義雖然是“多少”或“數(shù)量”,但它卻是指“整數(shù)的多少”或“整數(shù)的數(shù)量”。而這正是徐版《幾何原本》中“幾”的關(guān)鍵性含義。西方各版《原本》均沒有理解此含義,導(dǎo)致其整個公理體系的錯誤,和全書體系的混亂。

? ? ? ?第二,中國古代正是用“幾”來進(jìn)行度量,“幾”是度量衡?!吨芏Y.考工記》說:“室中度以幾,堂上度以筵,宮中度以尋,野度以步,涂度以軌”,其意思是說:“室中用幾來度量,堂上用筵來度量,宮中用尋來度量,野地用步來度量,道路用車軌來度量”。所以“幾何”正是“以度量衡來測度所得數(shù)值”的意思。這個數(shù)值必然是度量衡最小刻度的整數(shù)倍。這與西方各版《原本》中與度量衡完全無關(guān)的“量”的概念截然不同。

? ? ? ?第三,由于“幾”的數(shù)值為整數(shù),則當(dāng)被測量物體的數(shù)值不滿足最小刻度的整數(shù)倍時,需要作近似處理為整數(shù)倍。所以中國的“幾”又表示“近似(取整)”之意。如:賈誼《論積貯疏》:“漢之為漢,幾四十年矣”。此即“幾乎”之來歷。

? ? ? ?所以“幾何”一詞,正是中國自古以來的測度術(shù),它的內(nèi)容正是徐版《幾何原本》的內(nèi)容。從數(shù)學(xué)難度看,《幾何原本》的內(nèi)容主要是“度”和“幾何度”的計算以及量綱換算,只有簡單的比例方法和部分無理數(shù)判別方法,其連分?jǐn)?shù)計算方法和無理數(shù)計算方法都沒有。因此其數(shù)學(xué)難度遠(yuǎn)不及《九章算術(shù)》《綴術(shù)》《九章算術(shù)注》《數(shù)書九章》等內(nèi)容,中國自古以來的測度術(shù)完全有能力包含《幾何原本》的內(nèi)容。事實(shí)上并非“幾何”二字來自“Geometry”的音譯,相反乃是“Geometry”來自“幾何”的音譯??上У氖恰癎eometry”翻譯到了“幾何”的音,卻完全不理解“幾何”之含義。


(三)西方《原本》因錯誤理解“度”和“幾何”而致的體系崩潰

? ? ? ?徐版區(qū)分了有理數(shù)和無理數(shù)的測度。其卷五第三界說:“凡比例有二種,有大合有小合,以數(shù)可明者為大合,如二十尺之線比十尺之線是也。其非數(shù)可明者為小合,如直角方形之兩邊與其對角線可以相比而即非數(shù)可明者是也......即分至萬分以及無數(shù),終無小線可以盡分能度兩率者是也”。

? ? ? ?因此徐版已經(jīng)闡述了今天的有理數(shù)和無理數(shù),并且將有理數(shù)比例稱為大合,無理數(shù)比例稱為小合。并指出小合之時,無論刻度的精度多高,都不可能量盡小合比例。換言之,對于無理數(shù)之測量,就會出前述“分別測量之后加總測量值,與合并之后一次測量,其值不同”的同類問題,因此前述公論第十四到第十八均不再正確,產(chǎn)生了由于精度有限而導(dǎo)致的誤差,因此為小合絕非克版在內(nèi)的所有西方《原本》那樣均以為前述公論在任何情況下均適用。克版在內(nèi)的所有西方《原本》那樣均以為前述公論在任何情況下均適用的原因在于:它們誤以為這些公論的對象是形體的客觀真實(shí)值。

? ? ? ?在徐版中,“大合”乃指“完全精確之合”,“小合”,乃指“由于精度有限而導(dǎo)致的有誤差之合”。那么,對于小合如何處理呢?徐版《幾何原本》卷一第四十七題明確指出:“以開方盡實(shí)者為例,其不盡實(shí)者自具算家分法”。因此徐版指出,對無理數(shù)的處理,要通過算術(shù)系統(tǒng)來完成(中國算術(shù)系統(tǒng)在《墨經(jīng)》中已經(jīng)稱呼無理數(shù)為“面”,在《周髀算經(jīng)》時代已經(jīng)可以通過割圓術(shù)計算無理數(shù))。其實(shí)其講“即分至萬分以及無數(shù),終無小線可以盡分能度兩率者是也”,這已經(jīng)在講算術(shù)系統(tǒng)。

? ? ? ?這就解釋了為什么《幾何原本》僅僅給出了無理數(shù)的比例規(guī)則,并未給出無理數(shù)的計算規(guī)則,因?yàn)樾彀嬲J(rèn)為對無理數(shù)的計算屬于算術(shù)系統(tǒng),也即代數(shù)系統(tǒng)的范疇。雖然徐光啟在序中對《幾何原本》推崇備至,但是徐版正文中非常清晰地給出了本書的定位。徐版還直接引用了分?jǐn)?shù)計算的“通分”而未詳述之,這也說明本書認(rèn)為通分不屬于《幾何原本》的內(nèi)容,《幾何原本》拿來用即可。這也解釋了《幾何原本》中為何沒有分?jǐn)?shù)計算系統(tǒng)。

? ? ? ?徐版同時清晰地區(qū)分了“度”和“幾何”的可分性和不可分性。其卷一第四求中說:“設(shè)一度于此,求作彼度較此度或大或小?;蜓暂^小作大可作,較大作較小不可作。何者,小之至極,數(shù)窮盡故也。此說非是。凡度與數(shù)不同。數(shù)者可以長不可以短,長數(shù)無窮,短數(shù)有限。如百數(shù)減半成五十,減之又減,至一而止。一以下不可損矣。自百以上增之可至無窮。故曰,可長不可短也。度者可以長,亦可以短。長者增之可至無窮,短者減之亦復(fù)無盡。當(dāng)見莊子稱一尺之棰,日取其半,萬世不竭,亦此理也。何者,自有而分,不免為有。若減之可盡,是有化為無也。有化為無,猶可言也,令已分者更復(fù)合之,合之又合,仍為尺棰。是始合之初,兩無能并為一有也。兩無能并為一有,不可言也”。本段話的含義是:刻度是可以任意大,也可以不斷細(xì)分至任意小的;而幾何,也即幾何數(shù)值,可以無窮大,但其最小值為一,不能任意小。這個解釋非常清楚:刻度可以根據(jù)需要而任意調(diào)節(jié)大小,但是以既定刻度測量出的幾何數(shù),一定是刻度的整數(shù)倍數(shù),不可能出現(xiàn)分?jǐn)?shù),因?yàn)榭潭缺旧砭褪亲罡叩木?,無法表達(dá)出比刻度更小的分?jǐn)?shù)精度。所以刻度可任意小而幾何數(shù)不可任意小。

? ? ? ?由于西方版本《幾何原本》把“度”與“幾何”混同為“形體的真實(shí)值”,所以德謨克利特和他的老師留基伯把中國“幾何”的不可細(xì)分性,誤認(rèn)為線段、面積和立體這些數(shù)學(xué)形體的真實(shí)值是由有限個不可再分的原子構(gòu)成。亦由此可知,所謂德謨克利特出生于公元前五世紀(jì)的觀點(diǎn)也是不正確的。同時這也導(dǎo)致了西方否定零和負(fù)數(shù)。但徐版其實(shí)是說“測量所得的幾何數(shù)”不能為零或負(fù)數(shù),因?yàn)槿绻麨榱悖误w不存在,就不必測量。形體的值也不可能為負(fù)。這完全是從測量的前提來說的,但不是說在其它情況下也沒有零或負(fù)數(shù)。綜合來看,長期困擾西方的幾乎所有數(shù)學(xué)問題,都是因?yàn)榭戳说焕斫庵袊稁缀卧尽分小皽y量”的前提而產(chǎn)生的。西方所謂從古至今的幾乎所有數(shù)學(xué)爭議、哲學(xué)爭議乃至物理學(xué)爭議的淵源均來自對徐版《幾何原本》的錯誤解讀。由于中國《幾何原本》中缺了分?jǐn)?shù)計算系統(tǒng)和小數(shù)計算系統(tǒng),缺了位值進(jìn)制的級數(shù)系統(tǒng),整個西方數(shù)學(xué)亦跟著缺了相應(yīng)部分。因此,西方科學(xué)的全部體系,的確是建立在中國《幾何原本》基礎(chǔ)上的

? ? ? ?當(dāng)“度”可以任意小后,“此刻度”與“彼刻度”下所測得的幾何值必然就不同,需要進(jìn)行彼此的單位換算,也即量綱換算,以分析數(shù)學(xué)的語言來說,就是“測度變換”。在進(jìn)行測度變換時,由于“此刻度”與“彼刻度”之間再無整數(shù)的比例關(guān)系限定,所以兩種刻度之比既可能是整數(shù),亦可能是分?jǐn)?shù),亦可能是無理數(shù)?!稁缀卧尽分械谋壤嬎悴糠郑聦?shí)上就是在闡述測度變換,通俗來說就是單位換算,也即量綱換算。

? ? ? ?因此徐版的結(jié)構(gòu)是清晰的:從點(diǎn)線面體定義開始,闡述測量的刻度(大家熟悉的全等研判等內(nèi)容,事實(shí)上就是在研究刻度,因?yàn)榭潭扰c刻度之間必須相等)、根據(jù)刻度進(jìn)行測量的幾何,再闡述測度變換的比例計算,再闡述測度變換中出現(xiàn)的分?jǐn)?shù)和無理數(shù)比例,并將具體數(shù)值的計算歸于算術(shù)系統(tǒng),也即代數(shù)系統(tǒng)。其設(shè)計的數(shù)學(xué)題也樸實(shí)而緊扣主題。這吻合徐版說“凡同理之比例有三種,有數(shù)之比例,有量法之比例,有樂律之比例。本篇所論皆量法之比例也”。故《幾何原本》用今天的話來說,是《測量與單位換算之書》,精煉地說即《可測量之原理》,更簡地說即《測度原理》。其測量精度的闡述,清晰解釋了幾何度的公理不適于非幾何度,絕非西方《原本》那樣弄個“連續(xù)量”就認(rèn)為公理可以普適了徐版能清晰地解釋現(xiàn)代測度學(xué)中關(guān)于有限或無限的諸多悖論。反觀包括克版在內(nèi)的西方《原本》,把“度”、“幾何”和“真實(shí)數(shù)值”混為一談,其體系結(jié)構(gòu)雜亂無章,亂套公理,也無法解釋為什么缺乏分?jǐn)?shù)系統(tǒng)和算術(shù)系統(tǒng)。

? ? ? ?克版序言中說:“因此歐幾里得,幾何學(xué)的大師,打算在《原本》中以不帶任何數(shù)字的方式傳授幾何學(xué)的完美知識,他在前六卷中處理平面幾何,在后五卷中處理立體幾何,極為清楚地探討了這些圖形的性質(zhì)”。顯然歐幾里得沒有想到真正的《幾何原本》恰恰是為數(shù)字服務(wù),其核心正是研究歐幾里得最看不起的測量精度和測量單位換算問題。


二?非歐幾何與幾何之階數(shù)

徐版闡述了今所謂非歐幾何,這就是曲線角和雜線角。在其卷一第八界中說:“平角者,兩直線于平面縱橫相遇交接處”。第九界:“直線相遇作角為直線角。平地兩直線相遇為直線角,本書中所論止是直線角。但作角有三等,今附著于此,一直線角,二曲線角,三雜線角,如下六圖”:?

圖1 徐光啟版《幾何原本》:直線角、曲線角和雜角


? ? ? ?“平角”是指“角”的形狀為平直,且因縱橫相遇而無零度和一百八十度角。直線角則有零度和一百八十度角。曲線角和雜線角之兩邊則可能為曲線,且不一定在同一平面。

? ? ? ?而克版對應(yīng)的部分不是“平角”,而是“平面角,即兩線在平面上傾斜接觸,但并不彼此融合為一條線”?!捌矫娼恰敝皇钦f“角”的邊線在同一個平面上,但“角”的邊線不一定是直線,但因“傾斜”所以無零度或一百八十度角,所以克版的定義是有缺陷的。此外,不在同一平面上的曲線角和雜角沒有納入克版中。所以徐版所說的“但作角有三等”的確是囊括了平面和立體情況下所有的角的可能??税媸遣荒芊Q之為“但作角有三等”的。而非歐幾何正是研究曲面上的圖形關(guān)系。所以徐版的曲線角、雜線角正是非歐幾何之淵源,而克版的曲線角、雜線角則不是。徐版說:“本書中所論止是直線角。但作角有三等,今附著于此,一直線角,二曲線角,三雜線角”,說明在《幾何原本》之外尚有專門論述非平面的曲線角和雜線角的著作,這就是后來的非歐幾何。

? ? ? ?現(xiàn)在通行的希思版則連“曲線角”和“雜線角”的闡述都沒有,而是突兀地抄了徐版卷三第十六題:“圓徑末之直角線全在圓外,而直線偕圓界所作切邊角,不得更作一直線入其內(nèi)。其半圓分角大于各直線銳角。切邊角小于各直線銳角”,突然冒出來一個“切邊角”和“半圓(分)角”。所謂“切邊角”如下圖2:?

圖2 徐光啟版《幾何原本》:切邊角


?? ? ? ??圖2是徐版《幾何原本》中的切邊角,是圓弧與切線所構(gòu)成的角,角的一邊是切線,另一邊是弧線。圖2左邊標(biāo)注“直線”和“弧1”為邊的角為切邊角,圖2右邊標(biāo)注“弧1”與“直線”、“弧2”與“直線”、“弧3”與“直線”構(gòu)成三個切邊角。圖中還有其它切邊角,因未標(biāo)出所以不贅述。圖2左邊是“甲辛”線無法兩分“弧1”和“甲戊”直線構(gòu)成的切邊角。圖2右邊,“弧1”與“直線”構(gòu)成的切邊角可以被“弧2”與“直線”構(gòu)成的切邊角、以及“弧3”與“直線”構(gòu)成的切邊角所分。

? ? ? ?切邊角無法被直線兩分的原因是圓的切線與圓弧的夾角在切點(diǎn)處趨于零。所以任意不為零的直線角都大于切邊角。但徐版并未停留在此,而是進(jìn)一步深入闡述一個重要命題,也即卷十第一題:“設(shè)一小幾何,又設(shè)一大幾何,若從大者半減之,減之又減,必至一處小于所設(shè)小率”。但圖2中直線角無論如何遞減半,其都大于切邊角,故卷十第一題似乎不對。但徐版認(rèn)為切邊角趨于無窮小,而直線角有限小,所以切邊角不是直線角的小幾何,故不滿足卷十第一題“大幾何”與“小幾何”的條件。如果大幾何與小幾何均為切邊角,就可以用小切邊角來分大切邊角,卷十第一題的結(jié)論就正確了。徐版很清楚這是由于度與被度的數(shù)具有不同階數(shù)所致:大幾何與小幾何必須同階。因此徐版說:“彼所言大小兩幾何者,謂夫能相較為大,能相較為小者也。如以直線分直線角,以圓線分圓線角。是已,此切邊角與直線角豈能相較為大小哉?”。所謂“相較為大、相較為小”,不是“比較大、比較小”,乃是指“小幾何不斷以半率增加成為大幾何、大幾何不斷以半率減少成為小幾何”。所以徐版說:“有兩種幾何,一大一小,以小率半增之,遞增至于無窮。以大率半減之,遞減至于無窮,其元大者恒大,元小者恒小”。這句話的含義是:若大幾何不斷減半,小幾何不斷增半。無論遞增和遞減到什么時候,大幾何都大于小幾何,則大幾何與小幾何不能相較為彼此。這是徐版對“階數(shù)”的正確描述。

? ? ? ?而克版的表述是:“第十卷第一條命題是這樣的:如果從兩個不等連續(xù)量(quantitas)中較大的一方減去一個大于它的一半的連續(xù)量,然后繼續(xù)從余下的連續(xù)量中減去它的一半,減而又減,剩余的連續(xù)量就會小于所設(shè)較小的連續(xù)量……同類角的相等需要兩線之間相同的傾斜程度……而在切邊角和半圓角中無法找到相等的傾斜程度,因?yàn)椋ó?dāng)兩角重疊時)它們的線并不重合,而是互相乖違......第十卷第一條命題只能適用于任一個均能增長到超過另一個的幾何,無論它們是同類幾何還是異類幾何。而這并非切邊角和直線銳角的情況”??税媾c徐版的表述有兩大不同。首先,克版使用的是“連續(xù)量”而不是“大小幾何”。顯然直線角和切邊角都是連續(xù)量,但是直線角連續(xù)量再怎么遞減半,亦不可能小于切邊角連續(xù)量。所以按照克版的表述,第十卷第一條命題就是錯的。其次,克版是從切邊角與直線角永遠(yuǎn)沒有相等的傾斜程度的圖形辨識角度,來判定切邊角怎么增長也無法超過直線角。而徐版是闡述了另一個規(guī)則:“一個大量遞減半,一個小量遞增半,如果小量始終小于大量,則此兩量不能相較為彼此,也即不能為大幾何與小幾何”。這已經(jīng)不限于直線角和切邊角,而是普適性的高階無窮小量判別。這才是真正的數(shù)學(xué)分析。希思版的《幾何原本》第十卷命題一說:“給出兩個不相等的量,若從較大的量中減去一個大于它的一半的量,再從所得的余量中減去大于這個余量一半的量,并且連續(xù)這樣進(jìn)行下去,則必得一個余量小于較小的量”。其沒有提及大量和小量的階數(shù)問題,也沒有提及小量是大量的小幾何的問題,其錯誤就更大了。

? ? ? ?作為刻度確定、測量及單位換算的《幾何原本》,既不是數(shù)學(xué)邏輯的起點(diǎn)也不是數(shù)學(xué)邏輯的終點(diǎn)。西方版《幾何原本》卷一從定義“點(diǎn)”、“線”、“面”開始定義,這似乎是邏輯的起點(diǎn),但其實(shí)并不對。希思版說:“直線是它上面的點(diǎn)一樣地平放著的線”、“平面是它上面的線一樣地平放著的面”、“等量加等量,其和仍相等”。那么何謂“平放”?顯然是講不清楚的。又如“相等”,應(yīng)該是“一定前提下A和B可以相互置換而不影響結(jié)果,此謂A與B相等”,因此定義中要有前提、有結(jié)果,然后可說“相等”,否則“相等”亦模糊不清。這是西方版《原本》被詬病的真正根子。因此《幾何原本》中的定義不可能是邏輯起點(diǎn),相反,它必須要引入物理的實(shí)體世界來補(bǔ)充邏輯起點(diǎn)。徐版很清楚這點(diǎn),因此在正文中寫“直線之中點(diǎn)能遮兩界”、“平面中間線能遮兩界”、“用一直繩拖于角,繞面運(yùn)轉(zhuǎn),不礙于空,是平面也”。前兩者均用物理世界的光線來定義直線和平面,最后者用力學(xué)來定義直線和平面。在這樣的定義下,《幾何原本》的基礎(chǔ)才牢不可破。西方一直到后來的牛頓,其在《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》里面才意識到力學(xué)是《原本》的邏輯基礎(chǔ)。西方版《原本》由于沒有物理判據(jù)乃至鄙視物理判據(jù),錯誤地把《原本》理解為純粹形而上學(xué)的數(shù)學(xué)理論書籍,因此其“直線”、“平面”和“等于”等概念不可能講清楚,必然出現(xiàn)混亂。但這種混亂并非非歐幾何產(chǎn)生的根源,徐版中的曲線角、雜線角才是非歐幾何產(chǎn)生的根源。

? ? ? ?要建立純粹的形式邏輯的數(shù)學(xué)系統(tǒng)當(dāng)然亦可以,但此數(shù)學(xué)系統(tǒng)的邏輯起點(diǎn)恰恰必須是在代數(shù)符號系統(tǒng)。需要首先構(gòu)造“數(shù)字符號系統(tǒng)”,再用數(shù)字符號系統(tǒng)來構(gòu)造“加減乘除”、“等于”等原子操作。完成這些邏輯準(zhǔn)備后,才可以進(jìn)一步按勾股關(guān)系來定義“距離”、按等比關(guān)系來定義“直線”。數(shù)學(xué)系統(tǒng)的邏輯終點(diǎn)在于完成刻度選擇及其單位換算后計算出測量結(jié)果。起點(diǎn)和終點(diǎn)都是算術(shù)系統(tǒng)。《幾何原本》恰恰是最具應(yīng)用性的測量工具的算法,它來自中國工匠們拿著具有刻度的尺規(guī)來進(jìn)行測量,以及在不同單位制下對測量值進(jìn)行單位換算的社會實(shí)踐,絕非坐在書齋中的所謂古希臘學(xué)者們鄙視刻度數(shù)字而臆造出的完美的形而上學(xué)的東西。

? ? ? ?克版中亦講了光學(xué)研判標(biāo)準(zhǔn),但卻擱在注釋部分,因此其對于物理判據(jù)的重要性是缺乏認(rèn)識的。在他看來,這只是補(bǔ)充的形象化說明,而不是《幾何原本》邏輯體系的基礎(chǔ)。克拉維烏斯、歐幾里得等人都厭惡物理世界的引入,而誤以為這是一本完全形而上學(xué)的書。

? ? ? ?綜上所述,本文研判,包括克拉維烏斯拉丁文《原本》在內(nèi)的所有西方《(幾何)原本》,抄襲了中國《幾何原本》,抄襲了中國《幾何原本》關(guān)于“度”和“幾何”的公理等命題,汲取了中國《幾何原本》關(guān)于“幾何”不可無限分、“幾何”為整數(shù)、不可為零、不可為負(fù)等闡述,但又不理解中國《幾何原本》中“度”和“幾何”在測量上的真正含義,而用“量”或“連續(xù)量”將兩者混淆,并將其誤以為是形體的客觀真實(shí)數(shù)值,出現(xiàn)了主要公理等命題的錯誤及證明的體系錯誤。西方所謂自古以來的數(shù)學(xué)爭論、哲學(xué)爭論乃至物理爭論,均是沒有理解中國《幾何原本》中“測量”的前提所致。這也導(dǎo)致了西方版《(幾何)原本》在結(jié)構(gòu)上的混亂和不成體系。但是,不能研判西方所有《(幾何)原本》均是徐光啟版本所標(biāo)注年代之后才產(chǎn)生,蒙古二次東征可能已經(jīng)攜帶部分《原本》到歐洲。但根據(jù)本系列文章的證據(jù),《(幾何)原本》在西方的出現(xiàn)應(yīng)不早于蒙古二次西征,即耶元1235年,其以西文形式的出現(xiàn),應(yīng)不早于耶元1400年,并且此《(幾何)原本》應(yīng)是殘破的。徐光啟版《幾何原本》才是真正的原版《幾何原本》,利瑪竇將其送回歐洲,以克拉維烏斯的名義發(fā)表,所以克拉維烏斯版《原本》尤其在注釋部分出現(xiàn)了算術(shù)特色的很多內(nèi)容。但是克拉維烏斯版仍然沒有理解中國版《幾何原本》的精髓。就徐光啟本人,亦很難說真正讀懂了中文《幾何原本》,否則他應(yīng)能指出西文《原本》的基礎(chǔ)性錯誤。中國本土的《幾何原本》即使對于今天的數(shù)學(xué)思想前沿、哲學(xué)思想前沿、物理學(xué)思想前沿,也將起著撥云見日的重要作用。

程碧波:《幾何原本》來自中國的證據(jù)及其在西方的錯誤傳播的評論 (共 條)

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