Кіріспе

Ежелгі грек математигі (өркендеген шағы 300 ж.б.д.)

Евклид (болжам бойынша б.д. 300 ж. шамасында) – ежелгі грек математигі, геометр және логик. "Геометрияның әкесі" саналатын ол, негізінен 19 ғасырдың басына дейін геометрияның негізін қалаған "Элементтер" трактатымен танымал. Оның жүйесі, қазір Евклид геометриясы деп аталады, бұрынғы грек математиктерінің теорияларын – Книдтің Эвдоксы, Хиостың Гиппократы, Фалес және Театеттің еңбектерін – жаңалықтармен үйлестірді. Архимед пен Пергалық Аполлониймен бірге Евклид ежелгі заманның ең ұлы математиктерінің бірі және математика тарихындағы ең ықпалды тұлғалардың бірі саналады. Евклидтің өмірі туралы мәлімет аз, көбінесе Прокл мен Александриялық Папптың көп ғасырдан кейінгі еңбектерінен алынған. Орта ғасырлық ислам математиктері оның қияли өмірбаян жазса, орта ғасырлық Византия және Ренессанс ғалымдары оны Мегаралық Евклид деп жаңылыстырған. Қазіргі таңда Евклидтің Александрияда қызмет еткені және Платон шәкірттерінен кейін, Архимедтен бұрын, шамамен 300 ж.б.д. өмір сүргені қабылданған. Евклидтің Платон академиясында оқығандығы және кейін Музейде сабақ бергендігі туралы болжам бар; ол Афинадағы Платон дәстүрін Александрия дәстүрімен байланыстырған деп есептеледі. "Элементтерде" Евклид теоремаларды аксиомалар жиынтығынан логикалық тұрғыда шығарды. Ол перспектива, коникалық қималар, сфералық геометрия, сандар теориясы және математикалық дәлдік туралы да еңбектер жазды. "Элементтерден" басқа, Евклид оптика саласындағы маңызды алғашқы еңбек – "Оптика", сондай-ақ "Деректер" мен "Құбылыстар" сияқты аз танымал еңбектердің авторы. "Сандардың бөлінісі" және "Катоптрика" еңбектерінің авторлығы күмәнді. Ол көптеген жоғалған еңбектердің авторы болған деп саналады.

Дәстүрлі әңгіме

Ағылшынша атауы 'Евклид' – ежелгі грек атауының ағылшын тіліне аударылған нұсқасы (Εὐκλείδης). Ол 'eu' (εὖ; 'жақсы') және 'klês' (κλῆς; 'даңқ') сөздерінен туындаған, яғни 'танымал, даңқты' деген мағынаны білдіреді. Ағылшын тілінде 'Евклид' сөзі оның ең белгілі еңбегі – 'Евклидтің элементтері' немесе оның көшірмесін білдіруі мүмкін, кейде 'геометрия' сөзімен синоним ретінде қолданылады. Көптеген ежелгі грек математиктерінің өмірі сияқты, Евклидтің өмірінің толық мәліметтері де көбінесе белгісіз. Ол негізінен сақталған төрт трактаттың авторы ретінде танылады: 'Элементтер', 'Оптика', 'Деректер', 'Феномендер', бірақ одан басқа оның өмірінен нақты ештеңе белгісіз. Дәстүрлі айтылымдар негізінен 5 ғасырдағы Проклдың 'Евклидтің элементтерінің' бірінші кітабына жазған түсіндірмесіне, сондай-ақ 4 ғасырдың басында Александриялық Папптың айтқан бірнеше әңгімелеріне сүйенеді. Проклдың сөзіне қарағанда, Евклид Платонның (б.з.д.) бірнеше ізбасарларынан кейін және математик Архимедтен (б.з.д. 287 – 212 жж.) бұрын өмір сүрген; атап айтқанда, Прокл Евклидті Птолемей I (б.з.д.) билігі кезінде өмір сүрген деп санайды. Евклидтің туған күні белгісіз; кейбір ғалымдар шамамен б.з.д. 330 немесе 325 жылдар шамасында деп есептейді, бірақ басқалары болжам жасаудан тартынады. Ол грек тегінен болуы мүмкін, бірақ оның туған жері белгісіз. Прокл Евклидтің Платондық дәстүрді ұстанғанын айтқан, бірақ бұл туралы нақты растау жоқ. Ол Платонның замандасы болмағандықтан, оның Афинадағы Платон академиясында Платонның шәкірттерімен білім алғаны жиі болжанады. Тарихшы Томас Хит бұл теорияны қолдады, Афинада көптеген қабілетті геометрлер өмір сүргенін, оның ішінде Евклидтің жұмысына сүйенгендердің көптегенін атап өтті; Сиаларос мұны жай ғана болжам деп санайды. Қалай болғанда да, Евклидтің еңбектерінің мазмұны оның Платондық геометрия дәстүрімен таныс екенін көрсетеді. Папп өзінің 'Жинағында' Аполлонийдің Евклидтің студенттерімен бірге Александрияда оқығанын айтады, бұл Евклидтің сол жерде математикалық дәстүрді құрып, жұмыс істегенін көрсетеді. Қала Ұлы Александрмен б.з.д. 331 жылы негізделген, ал Птолемей I билігі 306 жылдан бастап оған салыстырмалы түрде тұрақтылық берді, бұл Александр империясын бөлісу туралы соғыстардың хаостық кезеңінде ерекше жағдай болды. Птолемей грек мәдениетін тарату процесін бастады және көптеген құрылыстарға тапсырыс берді, білім берудің жетекші орталығы болған үлкен Музей институтын салды. Евклид Музейдің алғашқы ғалымдарының бірі болған деп болжанады. Евклидтің қайтыс болған күні белгісіз; ол шамамен б.з.д. 270 жылы қайтыс болған деп есептеледі.

Тұлға және тарихилығы

Евклидті әдетте «Александриялық Евклид» деп атайды, оны ертерек философ Евклид Мегаралықтан, Сократтың шәкірті, Платонның диалогтарында кездесетін және тарихи түрде онымен шатастырылған адамнан ажырату үшін. 1 ғасырдың римдік анекдоттар жинақтаушысы Валериус Максимус Евклидтің есімін Евдоксқа (б.з.д. 4 ғасыр) қателікпен ауыстырды, өйткені Платон оған текшені қалай екі еселендіру керегін сұраған математикті жіберген. Бұл шамамен бір ғасыр бұрын математикалық Евклид туралы айтылғандықтан, Евклид ортағасырлық Византиялық дереккөздерде (қазір жоғалған) Мегаралық Евклидпен шатастырылған, нәтижесінде математик Евклидке екеуінің де өмірбаянының егжей-тегжейлі сипаттамалары жатқызылды және ол Мегаренсис деп сипатталды. Византиялық ғалым Теодор Метохит екеуінің де есімдерін біріктірді, сондай-ақ 1482 жылы Эрхард Ратдольд басып шығарған Кампанус Новаралықтың «Элементтер» латын тіліндегі аудармасының алғы сөзінде де осы шатасу кездеседі. Математик Евклид туралы барлық қолда бар биографиялық үзінділерді 1505 жылғы «Элементтер» аудармасының алғы сөзіне қосып, кейінгі басылымдар осы идентификацияны жалғастырды. Кейінірек, қайта өрлеу дәуірінің ғалымдары, әсіресе Питер Рамус, бұл талапты қайта қарастырып, хронологиядағы қателіктер мен ерте дереккөздердегі қайшылықтар арқылы оның жалған екенін дәлелдеді. Ортағасырлық араб дереккөздері Евклидтің өмірі туралы көптеген ақпарат береді, бірақ оларды тексеру мүмкін емес. Көптеген ғалымдар оларды күмәнді деп санайды; әсіресе Хит, бұл құрметке бөленген математик пен араб әлемі арасындағы байланысты нығайту үшін жасалған ойдан шығарылғандық екенін айтады. Евклидке қатысты көптеген анекдоттық әңгімелер де бар, олардың барлығының тарихи негізі белгісіз, және олар оны «мейірімді және жайлы қарт адам» ретінде бейнелейді. Олардың ең танымал мысалы – Проклдің Птолемейдің Евклидтен геометрияны оқудан гөрі жылдам жолы бар ма деп сұрауы туралы әңгімесі, Евклид оған «геометрияда патшалық жол жоқ» деп жауап берді. Бұл анекдот күмәнді, өйткені Стобейден алынған Менахм мен Ұлы Александрдың арасындағы өте ұқсас оқиға бар. Екеуі де біздің заманымыздың 5 ғасырында жазылған, ешқайсысының да бастапқы көзі көрсетілмеген және ешқайсысы да ежелгі грек әдебиетінде кездеспейді. Евклидтің қызметіне қатысты нақты мерзімді анықтауға қазіргі заманғы сілтемелердің жоқтығы кедерілді. Евклидке ең ерте сілтеме Аполлонийдің «Коникаларға» (б.з.д. 2 ғасырдың басында) жазған кіріспе хатында кездеседі: «Коникалардың үшінші кітабында қатты локустардың синтезі мен шешімдерінің санын анықтау үшін пайдалы көптеген таңғажайып теоремалар бар. Олардың көпшілігі, ең жақсылары, жаңалықтар. Біз оларды тапқан кезде Евклид үш және төрт түзуде локусты синтездемегенін, тек оның кездейсоқ бөлігін жасағанын және тіпті оны да сәтті жасамағанын түсіндік». «Элементтер» б.з.д. 3 ғасырда кем дегенде жартылай таралған болуы мүмкін, өйткені Архимед пен Аполлоний оның бірнеше ұсыныстарын берілген деп санайды; алайда Архимед «Элементтерде» кездеспейтін пропорциялар теориясының ескі нұсқасын қолданады. «Элементтерге» кіретін материалдардың ең көне физикалық көшірмелері, шамамен б.з. 100 жылына жататын папирус фрагменттері, Римнің Мысырындағы Оксиринхтен табылған ежелгі қоқыс үйіндісінен табылған. «Элементтерге» ең көне тікелей сілтемелер біздің заманымыздың 2 ғасырына дейін, Гален мен Александр Афродизийдің еңбектерінде кездеседі; бұл кезде ол стандартты мектеп оқулығы болды. Кейбір ежелгі грек математиктері Евклидті атымен атайды, бірақ оны әдетте «ὁ στοιχειώτης» («Элементтердің авторы») деп атайды. Орта ғасырларда кейбір ғалымдар Евклид тарихи тұлға емес, оның есімі грек математикалық терминдерінің бұрмалануынан туындады деп мәлімдеді.

Элементтер

Евклид өзінің он үш кітаптан тұратын "Элементтер" (Wikt:στοιχεία (Στοιχεῖα]]); Stoicheia) трактатымен ең жақсы танымал, оны оның шедеврi деп есептейді. Оның мазмұнының көп бөлігі Эвдокс, Хиос Гиппократы, Фалес және Театет сияқты ертеректегі математиктерге қатысты, ал басқа теоремаларды Платон мен Аристотель есімдерімен атады. Евклидтің еңбектерін оның ізашарларының еңбектерінен ажырату қиын, әсіресе "Элементтер" ертеректегі грек математикасының көп бөлігін жойды және оны ескіргендіктен, қазір жоғалған. Классицист Маркус Аспер "Евклидтің жетістігі қабылданған математикалық білімді логикалық тәртіпке жинап, олқылықтарды толтыру үшін жаңа дәлелдемелер қосудан тұрады" деген қорытындыға келді, ал математик Серафина Куомо оны "қорытындылар қоймасы" деп сипаттады. Осыған қарамастан, Сиаларос "Элементтердің таңғаларлық тұйық құрылымы жай редактордың шегінен асып түсетін авторлық бақылауды көрсетеді" деп мәлімдейді. "Элементтер" кейде ойланғандай тек геометрияны ғана талқыламайды. Ол дәстүрлі түрде үш тақырыпқа бөлінеді: жазық геометрия (1–6 кітаптар), негізгі сандар теориясы (7–10 кітаптар) және кеңістіктік геометрия (11–13 кітаптар) – бірақ 5-ші кітап (пропорциялар туралы) және 10-шы кітап (иррационалдық сызықтар туралы) осы схемаға толық сәйкес келмейді. Мәтіннің ядросы – бүкіл мәтінге шашыраңқы орналасқан теоремалар. Аристотельдің терминологиясын пайдалану арқылы, оларды жалпы екі санатқа бөлуге болады: "бірінші принциптер" және "екінші принциптер". Бірінші топқа "анықтама" (немесе ὁρισμός), "постулат" (αἴτημα‎) немесе "ортақ түсінік" (κοινὴ ἔννοια) деп аталатын мәлімдемелер кіреді; тек бірінші кітапта кейін аксиомалар деп аталған постулаттар мен ортақ түсініктер бар. Екінші топ математикалық дәлелдер мен схемалармен бірге ұсыныстардан тұрады. Евклидтің "Элементтерді" оқулық ретінде жазуды жоспарлағаны белгісіз, бірақ оның ұсыну әдісі оны табиғи түрде оқулыққа айналдырады. Жалпы алғанда, авторлық стиль жалпы және жеке емес болып қалады.

Мазмұны

Евклидтің постулаттары мен жалпы түсініктері. (Сан) Постулаттар: Келесілер тұжырымдалсын: 1. Кез келген нүктеден кез келген нүктеге дейін түзу сызық салу. 2. Шекті түзу сызықты түзу бойымен үздіксіз созу. 3. Кез келген орталықтан және қашықтықтан шеңбер сызу. 4. Барлық тік бұрыштар бір-біріне тең. 5. Егер екі түзу сызыққа түсетін түзу сызық бір жақтағы ішкі бұрыштарының қосындысы екі тік бұрыштан кем болса, онда екі түзу сызық, шексіз созылғанда, сол жақта, бұрыштардың екі тік бұрыштан кем болатын жағында қиылысады. (Сан) Жалпы түсініктері: 1. Бір нәрсеге тең нәрселер бір-біріне тең болады. 2. Теңдерге теңдер қосылса, нәтижесіндегілер тең болады. 3. Теңдерден теңдер алынса, қалдықтар тең болады. 4. Бір-бірімен толық сәйкес келетін нәрселер тең болады. 5. Бүтін бөліктерден үлкен.

«Элементтер» кітабының бірінші кітабы бүкіл мәтін үшін негіз болып табылады. Ол сызықтар, бұрыштар және әртүрлі дұрыс көпбұрыштар сияқты негізгі геометриялық ұғымдар үшін 20 анықтамадан басталады. Содан кейін Евклид 10 болжамды ұсынады (оң жақтағы кестеге қараңыз), олар бес постулатқа (аксиомаларға) және бес жалпы түсінікке топтастырылған. Бұл болжамдар әрбір келесі теореманың логикалық негізін қамтамасыз етуге арналған, яғни аксиоматикалық жүйе ретінде қызмет етеді. Жалпы түсініктері шамаларды салыстыруға ғана қатысты. 1-4 постулаттар салыстырмалы түрде қарапайым болса, 5-шісі параллель постулат ретінде белгілі және ерекше атақты. Бірінші кітапта 48 теорема бар, оларды жазықтық геометриясының негізгі теоремалары мен құрылыстары және үшбұрыштардың сәйкестігі (1–26); параллель сызықтар (27–34); үшбұрыштар мен параллелограмдардың ауданы (35–45); және Пифагор теоремасы (46–48) туралы теоремаларға бөлуге болады. Соңғысы Пифагор теоремасының ең ерте сақталған дәлелін қамтиды, оны Сиаларос «таңғаларлық нәзік» деп сипаттады. Екінші кітап дәстүрлі түрде «геометриялық алгебраға» қатысты деп түсініледі, бірақ бұл түсіндірме 1970 жылдардан бері қызу талқылауларға түсіп отыр; сыншылар бұл сипаттаманы анахронизм деп санайды, өйткені тіпті жаңа ғана пайда бола бастаған алгебраның негізі де көптеген ғасырлар өткен соң қалыптасқан. Екінші кітапта көбінесе әртүрлі геометриялық пішіндерге сүйемелдейтін алгебралық теоремалар келтіріледі. Ол тіктөртбұрыштар мен квадраттардың ауданына назар аударады (квадратураны қараңыз) және косинустар заңының геометриялық алғышартына дейін жетелейді. Үшінші кітап шеңберлерге, ал төртінші кітап тұрақты көпбұрыштарға, әсіресе бесбұрышқа арналған. Бесінші кітап жұмыстың ең маңызды бөлімдерінің бірі болып табылады және әдетте «пропорцияның жалпы теориясы» деп аталатын нәрсені ұсынады. Алтыншы кітап «пропорциялар теориясын» жазықтық геометрия аясында қолданады. Ол негізінен бірінші теоремадан тұрады: «Бірдей биіктікте орналасқан үшбұрыштар мен параллелограмдар өздерінің негіздеріне пропорционалды». Жетінші кітаптан бастап математик «Евклид қайтадан бастайды. Бұрынғы кітаптардан ештеңе қолданылмайды» деп белгілейді. Сандар теориясы жетінші-он кітаптарда қамтылған, біріншісі жұптық, жай сандар және басқа да арифметикалық ұғымдар үшін 22 анықтамадан басталады. Жетінші кітапта екі санның ең үлкен ортақ бөлгішін табу әдісі – Евклид алгоритмі келтіріледі. Сегізінші кітапта геометриялық прогрессиялар қарастырылса, тоғызыншы кітапта қазір Евклид теоремасы деп аталатын, жай сандардың шексіз көп екендігі туралы теорема бар. «Элементтер» кітабының он кітабы ең үлкені және күрделісі болып табылады, ол шамалар контекстінде иррационалды сандарды қарастырады. Соңғы үш кітапта (11–13) негізінен қатты геометрия туралы айтылады. Он бірінші кітапта 37 анықтама берілген, олар келесі екі кітапқа контекст береді. Оның негізгі сипаты бірінші кітапқа ұқсас болғанымен, соңғысынан айырмашылығы, онда аксиоматикалық жүйе немесе постулаттар жоқ. Он бірінші кітаптың үш бөліміне қатты геометрия (1–19), қатты бұрыштар (20–23) және параллелепипедтік қатты денелер (24–37) кіреді.

Басқа жұмыстар

Элементтерден басқа, Евклидтің кем дегенде бес еңбегі бүгінгі күнге дейін жетіп келген. Олар Элементтер сияқты логикалық құрылымды, анықтамалар мен дәлелденген теоремаларды қамтиды. Катоптрика айналардың математикалық теориясын, әсіресе жазық және дөңгелек ойыс айналардағы бейнелерді зерттейді, бірақ авторлығына қатысты күмәндер туындайды. "Данные" геометриялық есептерде "белгілі" ақпараттың мәні мен салдарына арналған шағын мәтін. "Бөлулер туралы" еңбегі араб тіліндегі аудармада ғана толық сақталмаған, геометриялық фигураларды екі немесе одан көп тең бөлікке немесе белгілі пропорцияда бөлу мәселелерін қарастырады. Онда отыз алты теорема бар және ол Аполлонийдің "Коникалық қисықтар" еңбегіне ұқсас. "Оптика" – перспектива туралы ең алғашқы грек трактаты. Онда геометриялық оптика және перспективаның негізгі қағидаларына кіріспе берілген. "Құбылыстар" сфералық астрономияға арналған трактат, грек тілінде сақталған; ол шамамен б.з.д. 310 жылы өркендеген Питандық Автоликустың "Қозғалыстағы сфера" еңбегімен ұқсас.

Жоғалған шығармалар

Евклидке жатқызылатын тағы төрт еңбек бар, бірақ олардың бәрі жоғалып кеткен. "Коникалар" – конустық қималарға арналған төрт кітаптан тұратын зерттеу, кейіннен Аполлонийдің осы аттас, көбірек қамтитын еңбегімен ығыстырылды. Бұл еңбектің бар екені негізінен Папптан белгілі, ол Аполлонийдің "Коникаларының" алғашқы төрт кітабы Евклидтің бұрынғы еңбегіне негізделгенін айтады. Тарихшы Александр Джонс бұл мәлімдемеге күмән келтірді, себебі дәлелдер жеткіліксіз және Папптың есебін растайтын басқа мәліметтер жоқ. "Псевдария" (; ) – Проклдың (70.1–18) айтуынша, геометриялық ой-қиялына қатысты мәтін, геометрияны жаңа бастағандарға жиі кездесетін қателіктерден сақтануға кеңес беру үшін жазылған. Оның мазмұны туралы оның көлемінен және сақталған бірнеше жолдарынан басқа көп нәрсе белгілі емес. "Поризмдер" (; ) – Папп пен Проклдың мәліметтеріне сүйенсек, шамамен 200 теоремадан тұратын үш кітаптан құралған трактат болған. Бұл контексте "поризм" термині корулерийді білдірмейді, ол "теорема мен проблеманың арасындағы үшінші түрдегі теорема" – геометриялық нысанның бір ерекшелігін анықтауға бағытталған, мысалы, шеңбердің центрін табу. Математик Мишель Шаслес бұл қазір жоғалған теоремалардың ішінде трансверсальдар мен проективті геометрияның қазіргі заманғы теорияларына қатысты мазмұн болғанын болжады. "Surface Loci" еңбегінің мазмұны оның атын негізге алған болжамдардан басқа белгісіз. Кейінгі деректерге сүйенсек, онда конус және цилиндрлер сияқты тақырыптар талқыланған болуы мүмкін.

Мұра

Евклид, Архимед және Пергалық Аполлониймен бірге, ежелгі дәуірдің ең ұлы математиктерінің бірі саналады. Көптеген зерттеушілер оны математика тарихындағы ең ықпалды тұлғалардың бірі деп атайды. "Элементтер" еңбегімен құрылған геометриялық жүйе ұзақ жылдар бойы осы салада басым болды; алайда, бүгінде бұл жүйе 19-шы ғасырдың басында ашылған басқа евклидтік емес геометриялардан ажырату үшін көбінесе "Евклидтік геометрия" деп аталады. Евклидтің құрметіне Еуропалық ғарыш агенттігінің (ESA) "Евклид" ғарыш кемесі, Ай кратері Евклид және 4354 Евклид астероиді сияқты атаулар берілген. "Элементтер" еңбегі Батыс әлемінің тарихында Киелі кітаптан кейін ең көп аударылған, жарияланған және зерттелген кітаптардың бірі болып есептеледі. Аристотельдің "Метафизикасымен" бірге "Элементтер" көне грек тіліндегі ең табысты мәтін болып табылады және орта ғасырлық араб және латын әлемдеріндегі негізгі математикалық оқулық ретінде пайдаланылды. "Элементтер" еңбегінің алғашқы ағылшын тіліндегі басылымын 1570 жылы Генри Биллингсли мен Джон Ди жариялады. Математик Оливер Бёрн 1847 жылы "Евклидтің элементтерінің алғашқы алты кітабы" деген атаумен, оқушылардың түсінуін жеңілдету үшін әріптердің орнына түрлі түсті диаграммалар мен символдар қолданылған, педагогикалық тиімділігін арттыру мақсатында түсті суреттер қосылған белгілі бір нұсқасын жариялады. Дэвид Гилберт "Элементтер" еңбегінің қазіргі заманғы аксиоматизациясын жасаған автор болып табылады.