据说埃及的大金字塔修成1000多年后,还没有人能够准确地测出它的高度。在埃及时,人们就问泰勒斯是否能解决这个难题。泰勒斯让别人测量他影子的长度,当测量值与他的身高完全吻合时,他立刻将大金字塔在地面的投影处作一记号,然后丈量金字塔底到投影尖顶的距离,就报出了金字塔确切的高度。他在法老的请求下讲解了从“影长等于身长”推到“塔影等于塔高”的原理,即我们所说的相似三角形的性质(图3-1-2)。据说泰勒斯在航海测距、山地测距方面同样领先。
图3-1-2 金字塔的高度
传统数学是源于实践的,泰勒斯的数学则高于实践。那么他是如何让数学从实践走向理性的?泰勒斯不满足于直观、感性的特殊的认识,崇尚抽象的、理性的、一般的知识。比如,等腰三角形的两底角相等,并不是指我们所能画出的、个别的等腰三角形,而应该是指“所有的”等腰三角形。这就实现了从实物到无限、抽象的跨越,虽然我们无法画出所有的等腰三角形,却可以通过推理论证出这类三角形的共同特征。(www.xing528.com)
据说泰勒斯还曾发现了不少平面几何学的定理,诸如“直径平分圆周”“两条直线相交、对顶角相等”“三角形两角及其夹边已知,此三角形完全确定”等,虽然古埃及、古巴比伦人也许早已知道,但泰勒斯把它们整理成一般性的命题,论证了它们的严格性,并在实践中广泛应用。他在数学方面划时代的贡献是引入了命题证明的思想,其重要意义在于保证了命题的正确性;揭示各定理之间的内在联系,使数学构成一个严密的体系,为进一步发展打下基础;使数学命题具有充分的说服力,令人深信不疑。因而泰勒斯也被称为第一位数学家、几何学演绎结构的创立者。
“希腊人的贡献就在于把证明变成了数学中的一项原则”,弗赖登塔尔说,“仔细看看(泰勒斯的)那些命题就会发现,它们并不是像毕达哥拉斯定理(即勾股定理)那样的定理,而是像‘等腰三角形的两底角相等’之类,就是说是一些一目了然的事实。这表明了那些人在证明这样一些定理时,他们是发现了一种新的游戏,即:为证明而证明。由此我们可以断定,他们创造了一种体系,使得证明成为其中的一种有意义的活动。”[4]
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