Углубление · Неевклидова революция ← M1
Углубление к модулю M1

Неевклидова революция.

Две тысячи лет один постулат Евклида не давал покоя. Попытка его доказать обернулась открытием: параллельных может быть много, а пространство — искривлено. Это перевернуло геометрию и подготовило язык, на котором Эйнштейн описал тяготение.

2000 летсомнений
1829Лобачевский
∢ ≠ 180°на кривизне
CURVATURA∥ многопространство гнётся∞ через точку — много параллелей
№ 00Загадка

Постулат, который хотелось доказать

Четыре постулата Евклида просты и очевидны. Пятый — о параллельных — звучал сложнее: через точку вне прямой проходит ровно одна прямая, ей параллельная. Математики чувствовали: такой «тяжёлый» постулат должен быть теоремой, выводимой из остальных. И две тысячи лет пытались его доказать.

Все попытки проваливались — или незаметно опирались на утверждение, равносильное самому постулату. Загадка не поддавалась.

Я решил построить геометрию, в которой этот постулат не выполняется. — по духу Н. И. Лобачевского
!
Смелый шаг

А что, если параллельных много?

Вместо очередной попытки доказать постулат Лобачевский (а независимо — Бойяи и Гаусс) сделал обратное: предположил, что он неверен — и стал смотреть, не возникнет ли противоречие.

Противоречия не возникло. Получилась стройная, непротиворечивая неевклидова геометрия — мир, где через точку проходит бесконечно много прямых, не пересекающих данную. Раз противоречия нет, то и пятый постулат не теорема: его нельзя вывести из остальных. Он — независимый выбор. Так рухнула двухтысячелетняя уверенность, что геометрия Евклида — единственно возможная.

∢
Кривое пространство

Где сумма углов треугольника не 180°

Неевклидова геометрия — это геометрия искривлённой поверхности. И проверить кривизну можно по треугольнику: его углы выдают форму пространства.

TRIANGULUMуглы и кривизнаплоско · сфера · седло∑∢ плоскость: = 180° сфера: > 180° седло: < 180°
На плоскости сумма углов треугольника ровно 180°. На сфере (положительная кривизна) — больше, на «седле» (отрицательная, мир Лобачевского) — меньше. Углы измеряют форму пространства.

Это и есть главный сдвиг: «прямая», «параллельность», «угол» зависят от того, на какой поверхности мы живём. Геометрия перестала быть единственной — их оказалось много.

№ 04К Эйнштейну

От смелой идеи — к устройству Вселенной

Идею подхватил Бернхард Риман (1854): он построил геометрию пространств любой кривизны и размерности. А спустя полвека Эйнштейн взял именно риманову геометрию языком общей теории относительности: тяготение — это искривление пространства-времени массами. Свет и планеты движутся по «прямым» искривлённого мира.

Так абстрактная игра с пятым постулатом обернулась описанием реальной Вселенной. Чему это учит школьника? Смелость усомниться в «очевидном» — и проверить — иногда открывает целые миры.

Геометрия — это не истина о единственном мире, а язык для многих возможных. — смысл неевклидовой революции
№ 05Связи

Куда дальше