古代學者就已開始著手改善《幾何原本》中所陳述的那個歐氏幾何公理系統.古希臘數學家、力學家阿基米德(Archimedes)就曾為了嚴格陳述關於長度、面積和體積的測量理 論而擴充過歐幾里得的公設表.人所共知的阿基米 德公設便是其中一例.
直到19世紀末期,人們才第一次給出了一個完備的公理系統.從這個公理系統出發,能夠不依靠任何空間觀 念的直觀而推出歐氏幾何的所有定理.這一公理系統的構造成功應歸功於德國數學家希爾伯特 (Hilbert,D.).他的這個歐幾里得幾何公理系統於1899年首次發表,並由此而激起了人們對歐幾里得 幾何基礎的廣泛關注.他的《幾何基礎》不僅解決了如何用公理化方法研究幾何學的基礎問題,還把公 理化方法推向了完善化階段,以致使該書成為近代 公理化思想方法的代表作.而公理化方法又有力地推動著數學基礎的研究與探索.
19世紀的俄國年輕數學家羅巴切夫斯基產生了與前人完全不同的信念:他認為第五公設不能從其餘的幾何公理中推演 出來,歐氏幾何不是惟一的真實.於是羅巴切夫斯基在歐氏幾何公理系統中剔除第五公設,卻同時加進 一個相反於第五公設的公理過平面上一已知直線 外的一點,至少可以引兩條直線與該已知直線不相 交.人們稱之為“羅氏公設“因此構造出一個新的 幾何系統,稱為羅巴切夫斯基幾何系統。
直到19世紀末葉,法國數學家龐加萊(Poincare,(J.-)H.)率先在歐氏幾何系統中構造了 一個羅氏幾何模型,就是在歐氏幾何系統中選取三類幾何對象,分別稱為羅氏平面、羅氏直線、羅氏點, 亦即分別作為羅氏幾何元素“平面、直線、點”的解 釋,然後再去驗證所選的這些幾何對象之間的關係 能以滿足羅氏幾何系統的每一條公理的要求.
法國數學家笛卡兒(Descartes,R.)所創建之解析幾何的啟發,終於在實數系統中構造了一個歐氏幾何系統的模型.這 樣,只要假定實數系統是無矛盾的,則歐氏幾何與羅氏幾何都是相容的.並由此可以進一步得出結論:第 五公設是不可能從其他公設、公理中作為定理而被證明,否則羅氏幾何系統中將有第五公設與羅氏公 設並存而成為矛盾系統了.因而相對於實數系統為 相容系統而言,第五公設問題已獲得了明確的答案. 但實數系統究竟相容與否,最終又要歸結到作為整 個經典數學之理論基礎的集合論的相容性問題.還 應指出,當時年僅21歲的匈牙利數學家波爾約 (Bolyai,J)和德國數學家髙斯(Gauss,G.F.)也不約而同地發現了新幾何的存在。
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