Szolnoki Tudományos Közlemények XIV. Szolnok, 2010.
Dr. Madaras Lászlóné1
A 19. SZÁZADI GEOMETRIAI FORRADALOM MAI SZEMMEL Százötven évvel ezelőtt halt meg Bolyai János, a 19. századi geometriai forradalom atyja. Az 1831-ben publikált Appendix című munkájával korszakalkotó eredményt ért el, létrehozta a nemeuklideszi geometriát. Ezzel megtörte az euklideszi geometria uralmát és megnyitotta az utat a tér másként történő felfogására. Az axiomatikus gondolkodás terén elért eredményei révén jelentősen alakította át a matematikatörténet egészét. Elmondhatjuk, hogy a modern matematika, a 20. századi fizika és ismeretelmélet fejlődése nagymértékben köszönhető Bolyai János felfedezésének. Előadásunkban a nemeuklideszi geometriák felfedezéséből eredeztethető azon változásokat mutatjuk be, amelyek a 20. század végére az egész tudománykép megváltozásához vezettek. THE 19th CENTURY GEOMETRY REVOLUTION WITH A TODAY’S EYE János Bolyai is considered the father of the 19th century geometry revolution was died 150 years ago. By his work Appendix published in 1831 he made a revolutionary achievement by creation of non-Euclidean geometry. He broke the monopoly of Euclidean geometry and opened the way to think about space from another aspect. Through his findings in axiomatic thinking he formed the history of mathematics as a whole considerably. It can be clamed that the development of modern mathematics, the physics and epistemology in the 20 th century can, to a large extent, be attributed to János Bolyai’s discovery. In our lecture we introduce the changes, which come from the discovery of non-Euclidean geometry that results in changing the whole picture of science.
BEVEZETÉS A modern természettudomány megszületésétől a 20. század elejéig a matematika a természet leírásának leghatékonyabb formanyelve szerepét töltötte be. A 20. századra nyilvánvalóvá vált, hogy a matematikai gondolkodásmód hasznossága nélkülözhetetlen más elméletekben is, szinte minden tudományterületen szükség van rá. Amikor matematizálásról beszélünk, akkor általában egzakt mennyiségi összefüggéseket jellemző formulák használatát értjük alatta. A matematikai módszerek egzaktságának eszméje az euklideszi geometriában gyökerezik. A nemeuklideszi geometriák felfedezéséig a matematika szilárd, axiomatikus formájával vívta ki az igazságra törekvők kutatók csodálatát. Úgy tűnt, hogy a matematika igazságai éppen azért lehetnek kétségbevonhatatlanok, mert 1
Szolnoki Főiskola, Gazdaságelemzési és Módszertani Tanszék, tanszékvezető, főiskolai tanár,
[email protected] A cikket lektorálta: Dr. Líbor Józsefné Szolnoki Főiskola, főiskolai docens, dr. univ.
bizonyosságukat a zárt logikai rendszer biztosítja. Bolyai János munkásságának nagy része az újkori és a modern matematika határán egy olyan korszak kezdetére esett, amelyet a közvetlen szemlélettől való elszakadás és az axiomatikus módszer jellemzett a leginkább. A fordulat éppen Bolyai2 munkásságával, a nemeuklideszi geometriák felfedezésével következett be. Legjelentősebb műve, az Appendix3 alapjaiban rengette meg az addigi térszemléletet, s nyitott utat a nemeuklideszi geometriák felé. Ezzel együtt alapvetően alakította át a matematikai logika alapjait és változtatta meg a tudományról vallott egész addigi elképzelésünket is. Azt mondhatjuk, hogy a nemeuklideszi geometriák létrejötte szinte ’felrobbantotta’ a tudomány paradigmájának addigi stabilitását. Hatásaként az elméletek valósággal való kapcsolatának vizsgálatakor a 20. század elején forradalminak tűnt Bertrand Russell azon felvetése, hogy a természettudományok tételeinek, törvényeinek egy része nem kellően alátámasztott, ellentmondásokra ad okot. A megindult tudományelméleti kutatási programok a tudományok teoretizálása felé fordultak, a logikai, módszertani, ismeretelméleti kérdésekre helyeződött a hangsúly. Előadásunkban a nemeuklideszi geometriák felfedezéséből eredeztethető azon tudományelméleti elgondolásokhoz térünk vissza, amelyek a század eleji redukcionizmus után napjainkra a szintetikus, holisztikus megközelítési módhoz vezettek. Olyan nyitott, dinamikus tudománymodell vált jellemzővé, amelyben a matematika többféle axiómarendszere a megismerési eszközök sokféleségét jelenti.
TÖRTÉNETI ÁTTEKINTÉS Tekintsünk most be nagyon röviden abba a folyamatba, amely a térfogalom fejlődésén át a nem-euklideszi geometriák felfedezéséhez, az Appendix megszületéséhez vezetett. A legrégebbi geometria (jelentése: földmérés) az ősi földművelő társadalmakban (Egyiptom, Babilónia stb.) gyakorlati jellegű volt, tapasztalati írások és állítások formájában élt. A több évszázad alatt felgyülemlett ismereteket a görög matematikusok megkísérelték feldolgozni,4 rendszerezni. Az idők viszontagságait túlélő egyik ilyen munka Euklidész (kb. Kr. e. 330-275) tizenhárom kötetből álló Elemek (Sztoikheia) c. tudományos műve. 5 Ebben a geometria egységes rendszerbe foglalt tiszta elméleti tudománnyá szerveződött. Euklidész rendszerében néhány definícióból, axiómából és posztulátumból indult ki. Ezekből deduktív úton, a logikai szabályokra támaszkodó bizonyítások révén vezette le az új 2
A nemeuklideszi geometria valójában csaknem egyidőben három egymástól távol eső helyen, egymástól függetlenül alakult ki. Kialakítói Carl Friedrich Gauss (1777-1855), Bolyai János (1802-1860) és Nyikolaj Ivanovics Lobacsevszkij (1793-1856). Gauss valószínűleg 1819 és 1824 között, Bolyai 1823. novemberében, Lobacsevszkij pedig 1826 és 1829 között jutott el a nemeuklideszi geometria gondolatához. 3 Bolyai János kidolgozott geometriai elmélete apja, Bolyai Farkas Tentamen (Kísérlet) (1832-33) c. könyvének függelékeként jelent meg és Appendix (Függelék) néven vált ismertté. A 43 fejezetből álló 26 oldalas munka teljes címe: A tér abszolút igaz tudománya a XI. Eukleidészi-féle axióma (a priori, soha el nem dönthető) helyes vagy téves voltától független tárgyalásban: annak téves volta esetére, a kör geometriai négyszögesítésével. 4 A geometria deduktív tudománnyá fejlődése Hippokratészt (kb. i. e. 450-430) megelőző időkre esik. Hippokratész Elemek címen megírta a geometria első tankönyvét, melyben megkísérelte logikai rendszerbe összefoglalni kora geometriai ismereteit. 5 A 9. századból ránk maradt másolatok alapján az első nyomtatott példány Velencében latin nyelven jelent meg. Állítólag az Elemek mellett a Biblia az a könyv, melyet a nyugati világ történelme során a legtöbbször sokszorosítottak és tanulmányoztak.
2
állítások gyűjteményét, melyeket tételeknek nevezett. Axióma illetve posztulátum alatt olyan matematikai állítást értett, amelyet bizonyítás nélkül, a közvetlen szemlélet alapján eleve igaznak fogadunk el. Az Elemek első könyve 23 definícióval,6 5 posztulátummal (ezek a geometriai jellegű állítások) és 9 axiómával (számokra és logikára vonatkozó kijelentések) kezdődik. Euklidész 5. párhuzamosokra vonatkozó posztulátuma7 („Ha egy egyenes másik két egyenest úgy metsz, hogy a metsző egyenes ugyanazon oldalán belül keletkező két szög összege a derékszög kétszeresénél kisebb, akkor a két egyenes határtalanul meghosszabbítva azon az oldalon találkozik, amelyiken a derékszög kétszeresénél kisebb összegű két szög van.”) lényegesen összetettebb, hosszabb az előző négytől, s ráadásul a többi posztulátumtól eltérően nem volt a végesben szemléletesen ellenőrizhető. Ezért sokan úgy vélték, hogy vele tévedésből egy tétel került a felsorolt posztulátumok közé, s hogy ezt kimutassák, megpróbálták bebizonyítani. Ezzel kezdetét vette egy több mint két évezredig tartó kísérletsorozat. Egészen a múlt század első feléig a geometriának lényegében nem sikerült túllépnie azon a szemléleten, rendszeren, amit Euklidész az ókorban megfogalmazott. Felépítését tekintve a geometriai állítások, tételek, illetve fogalmak összességét sikerült néhány egyszerű állításra és fogalomra alapozni.8 Ebben a szerkezetben Euklidész első négy posztulátumát, mint kiinduló alapot tekintve a matematikusok körében egyetértés mutatkozott. Az 5. ún. párhuzamossági posztulátummal kapcsolatosan azonban nem csitultak a viták. Bár az ókortól a 19. század elejéig több száz bizonyítás született, általános érvényességét nem sikerült ellentmondásmentesen bebizonyítani.9 A próbálkozásokból néhányat kiemelve a sort Euklidész kezdte, aki a maradék axiómarendszerből (az 5.-et elhagyva) levezette, hogy a síkon, egy egyeneshez bármely kívüle levő ponton át legalább egy párhuzamos egyenes húzható. Azt azonban, hogy csak egy ilyen egyenes van, nem tudta a maradék axiómarendszerből levezetni. Bírálói azt kísérelték meg bebizonyítani, hogy a 11. axióma a maradék axiómarendszerből levezethető, de mintegy két évezreden át nem jártak sikerrel. Újszerű módszerrel próbálkoztak Gerolamo Saccheri (1733) és Johann Heinrich Lambert (1786). Publikált bizonyítási kísérleteikben a maradék axiómarendszerből és az 5. axióma
6
Az elemekben a definíció, a posztulátum és az axióma mást jelent, mint a mai értelmezésük. 1. definíció például: Pont az, aminek nincs része. Ezt ma nem definiáljuk, alapfogalomnak tekintjük. A posztulátum és az axióma különbsége idővel elmosódott, ma inkább axiómáról és axiómarendszerről beszélünk. 7 Euklidész posztulátumai a következők voltak: 1. Bármely pontból minden más ponthoz húzható egyenes. 2. Az egyenes bármeddig meghosszabbítható. 3. Bármely pont mint középpont körül akármekkora sugárral kör rajzolható. 4. Minden szög derékszög. 5. Ha egy egyenes másik két egyenest úgy metsz, hogy a metsző egyenes ugyanazon oldalán belül keletkező két szög összege a derékszög kétszeresénél kisebb, akkor a két egyenes határtalanul meghosszabbítva azon az oldalon találkozik, amelyiken a derékszög kétszeresénél kisebb összegű két szög van. Ez utóbbi egyes kiadásokban XI. axiómaként is szerepel a különböző kiadások eltérő számozásai miatt. 8 A geometriai alapfogalmakat illetően teljes egyetértés alakult ki. Ilyen alapfogalmak a pont, egyenes, sík és a tér. 9 Bolyai János édesapja, Bolyai Farkas ismerve a számos próbálkozási kudarcot (saját sikertelenségét is ideszámítva) 1820. április 4.-én a következőket írja fiának: Megfoghatatlan, hogy ez az elháríthatatlan homály, ez az örök napfogyatkozás, ez a mocsok hogyan hagyatott a Geometriában, ez az örök felleg a szűztiszta igazságon”.
3
tagadásából kiinduló következtetések során igyekeztek ellentmondásra jutni, s ezzel az axióma igaz voltát bizonyítani, de nem jutottak belső logikai ellentmondásra. A 19. század elején a probléma iránti érdeklődés előtérbe kerülését, a geometria alapjaival, különösen a párhuzamosok elméletével való foglalkozást Immánuel Kant (1724-1804) A tiszta ész kritikája (1781) c. munkája keltette új életre. A probléma megoldásától a geometria tapasztalattól független voltát vélte igazolni. Kant megkülönbözteti az a priori, és a poszteriori, illetve az analitikus és szintetikus ítéleteket. Szerinte az a priori ítélet időtlen és tapasztalatainktól független tudást jelent, míg az aposzteriori tapasztalati tudást. Az analitikus ítélet csak feltárja az ítélet tárgyát, de a szintetikus ítélet hozzá is ad valamit. Kant szerint a geometria ítéletei a priori szintetikus ítéletek. A priori jellegét azzal magyarázza, hogy a szemlélet az emberi értelem örökletes tulajdonsága. A geometria igazságait értelmünk működése kényszeríti ránk, ezért mindenki számára igazak, függetlenek a tapasztalattól. A tér és idő szemlélete objektív abban az értelemben, hogy minden ember számára érvényes. Az euklideszi geometriáról azt tartotta, hogy emberi elme más szerkezetű térre még csak nem is gondolhat. Ilyen tudományos környezetben érthető, hogy a problémánk megoldásában a 19. század harmadik évtizede milyen óriási, áttörő változást eredményezett. A nagy tudású, híres német matematikus, Carl Friedrich Gauss (1777-1855) a nemeuklideszi geometria önmaga számára kielégítő szigorúsággal történő megalapozása közben látni kezdte a kibontakozó geometriai „új világ” körvonalait. Bolyai Farkas 1823-ban írt levelében így fogalmaz: „Az eszméknek mintegy megvan a maguk korszaka, mikor különböző helyeken egyidőben fedeztetnek fel, mint tavaszkor az ibolyák mindenütt kikelnek, ahol csak süt a nap.”
A BOLYAI-LOBACSEVSZKIJ GEOMETRIA MEGSZÜLETÉSE Megérett tehát az idő a párhuzamossági axióma helyzetének tisztázására. A tudományos világ várta azt az elegáns bizonyítást, amivel valaki levezeti majd a többi axiómából, de nem ez történt. A mai középiskolai tankönyveket fellapozva a következő megfogalmazásban olvashatjuk a XI. axiómát: ha adott egy e egyenes és azon kívül egy P pont, akkor a síkjukban a P ponton keresztül pontosan egy olyan f egyenes húzható, melynek nincs közös pontja e-vel. Bolyai János arra a következtetésre jutott, hogy ha ez a kijelentés nem vezethető le a többi posztulátumból, akkor valóban axiómának kell tekinteni, azaz függetlennek a többiektől. A közel két évezreden át tartó sikertelen próbálkozásoknak az lehet az oka, hogy a „csak egy párhuzamos húzható” kijelentés igaz vagy hamis volta a többi axióma segítségével nem eldönthető. Úgy gondolta, ha a fenti állítást pusztán a mindennapi tapasztalatainkra, szemléletünkre hagyatkozva gondoljuk igaznak – „tehát tisztán matematikai szempontból” –, akkor semmilyen logikai hibát nem követnénk el akkor sem, ha hamisnak tekintenénk. Azt feltételezve, hogy a fent megfogalmazott állításnak az ellenkezője igaz, kidolgozott egy új matematikai rendszert, egy új geometriát.
4
Ebben a geometriában a párhuzamosságot a következőképpen értelmezzük: A PB és a QA egyenesek párhuzamosak, ha a PQ egyenes ugyanazon az oldalán vannak és nincs közös pontjuk. Ugyanakkor QPB szögtérben haladó P-n átmenő minden egyenes metszi a QA-t.10 Az első négy axiómából bebizonyítható, hogy mindig két olyan félegyenes húzható a P pontból, amelyekre igaz, hogy nincs közös pontjuk az e egyenessel, de bármilyen kis szöggel elforgatva az e egyenes felé, már metszenék azt. Ezt a két félegyenest nevezzük a P pontra illeszkedő, e-vel párhuzamos egyeneseknek. Azt azonban, hogy ez a két félegyenes egybeesik – szemléletünk alapján bármennyire is természetesnek tűnik – nem lehet az első négy axióma segítségével bizonyítani. Bolyai ennek tagadását igaznak tekintve, és azt 5. axiómaként az előzőekhez csatolva egy olyan új geometriát épített fel, mely nem tartalmaz logikai ellentmondást. Az első négy axiómából levezethető állítások, fogalmak, tételek rendszerét abszolút geometriának nevezzük. Ha elfogadjuk, hogy a fent említett két félegyenes egybeesik, akkor euklideszi geometriáról, ha viszont azt fogadjuk el, hogy a két félegyenes nem esik egybe, akkor Bolyai-Lobacsevszkij11-féle ún. hiperbolikus geometriáról beszélünk. A hiperbolikus geometriában a háromszögek belső szögeinek összege kisebb, mint 180. Minél kisebb kiterjedésű a háromszög, annál kisebb ez az eltérés, vagyis kis méretek esetén a hiperbolikus geometriában elhanyagolhatóvá válik az eukleidészi geometriától való eltérés. Bolyai János kéziratai alapján megállapítható, hogy élete végéig foglalkoztatta az új geometria ellentmondás-mentességének (konzisztenciájának)12 kérdése, amely a Bolyai halála utáni évtizedekben tisztázódott. Azt, hogy egy axiómarendszer (illetve az erre alapozott geometria) ellentmondásmentes, Hilbert nyomán úgy bizonyíthatjuk, hogy a rendszer egy modelljét megszerkesztjük. A Bolyai féle geometria egyik igen szemléletes és közérthető modellje az ún. Cayley-Klein modell. Ebben a hiperbolikus sík pontjai egy adott körlap belső pontjai a megszokott euklideszi síkon, az egyenesek pedig a kör húrjai, mint nyílt szakaszok, tehát a végpontok kivételével. Ebben a modellben az adott e egyeneshez pontosan két olyan egyenes található, melynek nincs közös pontja az e egyenessel, de azokat bármilyen kis szöggel az e felé forgatva már metsző egyeneseket kapunk. Ezek lesznek az e-vel párhuzamos egyenesek ebben a geometriai modellben.13 A modellmódszerrel azonban – megalkotva a nemeuklidészi geometria modelljét az euklidészi geometriában – csak a nemeuklidészi geometria relatív ellentmondás-mentességét sikerült bizonyítani. Az egyik rendszer ellentmondás-mentességét tehát visszavezettük egy másik rendszer ellentmondástalanságára. Az axiómák függetlenségére és az axiómarendszer ellentmondástalanságára vonatkozó vizsgálatokból született meg a bizonyításelmélet. S itt 10
Az 5. posztulátum tagadása alapján tekintve a P ponton keresztül több olyan egyenes is húzható, melynek nincs közös pontja e egyenessel. A hétköznapi szemléletünknek nem felel meg ez a geometria, de ettől még logikus, ellentmondásmentes rendszernek bizonyult. Belátható, hogy ilyen értelemben végtelen sok olyan egyenes húzható, amelynek nincs közös pontja e-vel. 11 Ahogyan már korábban is megjegyeztük, Bolyai Lobacsevszkijjel lényegében egy időben és tőle függetlenül dolgozta ki ezt a geometriát. 12 Bolyai feljegyzéseiből megállapítható, hogy felvetette a kérdést: (belső) ellentmondásnélküli-e a hiperbolikus geometria? Azt is felismerte, hogy ha a hiperbolikus síkgeometria nem vezet ellentmondásra, abból még nem következik a térgeometria ellentmondás-nélkülisége. (Egy elméletről akkor mondjuk, hogy konzisztens, ha nem fogalmazható meg benne olyan T állítás, hogy T és nem T egyaránt bizonyítható.) 13 Szemléletünk alapján ezeket nem látjuk e-vel párhuzamosaknak.
5
említjük meg Gödel egyik tételének következményét, mely szerint egyetlen axiómarendszer ellentmondástalansági bizonyítása sem formalizálható az illető axiómarendszerben. 14 Az axiomatikus módszer modern formája Hilbert15 munkássága révén alakult ki. Ez a módszer azonban gyorsan átterjedt a geometriáról a matematika egyéb területeire is, így először az algebra, majd a matematika egyéb területeinek összekapcsolásaként az egész matematika újjáépítéséhez vezetett.
ÚJ TUDOMÁNYKÉPEK MEGJELENÉSE A nemeuklideszi geometriák felfedezésének hatásaként új gondolkodásmód jelent meg a tudományelméletben is. Filozófiai értelemben ugyanis a párhuzamosság többféle értelmezésével nem csupán egy bizonyos geometriai igazság általános érvényessége cáfolódott meg, hanem az abszolút, örök, szükségszerű, egyetlen és időtlen Igazság16 adta át helyét az alternatíváknak, a pluralizmusnak, a választás szabadságának. Az új igazság, a nemeuklideszi geometria igazsága azonban nem helyezte hatályon kívül a már létező és vele formálisan ellentétes korábbi euklideszi igazságot. Az érdekesség éppen az, hogy egyidejűleg mindkettőt az abszolút igazság értékével láthatjuk el. Szükségképpen és egyidejűleg kell az igazság értékét tulajdonítani az euklideszi és a nemeuklideszi geometriának. Hasonlóan történt ez a matematika egyéb területein, az algebrában és az analízisben is. A különböző algebrák felfedezése az absztrakt algebra kialakulásához, illetve az analízis aritmetizálásához vezetett. Bolyai János maga is sokat gondolkodott azon, hogy az a tér, amelyben élünk milyen szerkezetű lehet. Vajon Euklidész geometriája-e a bennünket ténylegesen körülvevő világ geometriája? A kérdésre Immánuel Kant és számos elismert filozófus egyértelműen igennel válaszolt17. Bolyai felfedezése azonban, amellyel sikerült megmutatnia egy másféle, a korábbi szemléletünktől eltérő geometria létjogosultságát, erősen megkérdőjelezte ezt. Felfedezése alapjaiban rengette meg az addigi, több mint kétezer éve szilárdan, magabiztosan álló azon térfelfogást, melyben a matematikai és a fizikai tér fogalmát nem különült el élesen. A nemeuklidészi geometriával bebizonyosodott, hogy a geometria axiómarendszere fejleszthető, hogy az egyes geometriák anyagi világra való alkalmazhatóságát csak a tudományos tapasztalat alapján lehet eldönteni. Az erre irányuló törekvések felélénkítették a körülöttünk levő világ mélyebb megismerésére törekvő fizikai, csillagászati kutatásokat is.
14
Kurt Gödel: Über formal unentscheidbare Sätze der Principia Mathematica und verwandter Systeme I (Monatshefte für Math. und Phys. 38, 1931). Itt találhatjuk a nevezetes Gödel tételt, miszerint: Egy adott axiómarendszerben mindig megadható olyan állítás, amelynek igaz vagy hamis voltát eldönteni nem lehet. 15 Hilbert A geometria alapjai (1899) c. művében találhatjuk meg az axiómarendszer részletes leírását. 16 „Még Isten sem képes arra a csodára, hogy olyan háromszöget teremtsen, amelyben a szögek összege nem 180.” Idéztük Tóth Imre nyomán Aquinói Szent Tamást. In: Surányi László: Tóth Imréről. 94. oldal. 17 Kant azt állította, hogy a tér csak az ember szemléleti formája. A „Kritik der Vernunft” (1781) c. műve körüli viták fellendítették a párhuzamossági axiómával kapcsolatos kutatásokat. Azzal hogy a párhuzamossági axiómát megpróbálták a maradék axiómarendszerből levezetni, a geometria tapasztalattól való függetlenségét szerették volna bizonyítani. 1760 -1800-ig 67 ilyen jellegű munka jelent meg.
6
Hamarosan megszületett Riemann-nak „A geometria alapjául szolgáló hipotézisekről” c. munkája18, amelyben egy újabb geometria lehetőségét mutatta meg. Ezen munka révén vált egyértelművé, hogy nemcsak egy, hanem kétféle nemeuklideszi geometria is létezik, amely a hiperbolikus geometria mellett az elliptikus geometria nevet kapta. Így a 19. század vége felé közeledve már három geometria is látókörben volt. A Riemann-tér speciális eseteként adódnak az euklidészi és a különböző nemeuklidészi geometriák. Az n-dimenziós geometria első rendszeres kifejtése Grassmann és Hamilton munkásságára támaszkodva Cayley érdeme. Megmutatta, hogy az euklidészi és a nemeuklidészi geometriák a projektív geometria speciális eseteiként foghatók fel. Megindultak a kutatások arra vonatkozólag, hogy vajon melyik geometria az, amelyik a Föld görbült felszínén érvényes. Ha a Földet tökéletes gömb alakúnak tételezzük fel, akkor nevezzük a felszínén érvényes geometriát szférikus geometriának. Ezen geometria egyenesei a gömbi főkörök, azaz olyan körívek, amelyek egy, a gömb középpontján átmenő sík és a gömbfelszín metszésvonalaként kaphatók meg. A szférikus geometriában bármely háromszög belső szögeinek összege nagyobb 180-nál, tehát elliptikus geometriával van dolgunk. A Riemann-féle ún. gömbi geometria összefüggéseinek megismerése lehetővé tette Albert Einstein számára azt a térszerkezeti leírást, mely elvezetett az általános relativitáselmélet kidolgozásához. A fentiekhez hasonló egyszerű módon reprezentálhatjuk a térben a hiperbolikus geometriát is. Ehhez tekintsük egy speciális görbe, az ún. traktrix alakját. Két traktrixot szembehelyezve egymással, majd az y-tengely vonala körül megforgatva egy olyan felületet kapunk, amelyet pszeudoszférának nevezünk. Ezen felület mindkét irányban végtelen, s egyre jobban rásimul az y tengelyre. A hiperbolikus geometria a pszeudoszféra geodetikusainak geometriája. Betekintve röviden a három egymástól lényegesen eltérő geometriába felmerül a kérdés, hogy melyik lehet az igazi, az Univerzumban uralkodó geometria? Erre nem tudunk egyértelmű választ adni. A Természet ugyanis objektív, az embertől független törvények alapján működik, míg a különböző geometriák emberi alkotások. Csak annyit mondhatunk, hogy mai tudásunk szerint melyik geometria az, amelyik a legjobban összhangban van megfigyelési adatainkkal. Bolyai korát jóval megelőzve a természettudományok kialakulásának kapuján, Galilei azt írta, hogy: A Természet könyve csak azok előtt áll nyitva, akik ismerik a nyelvet, amelyen írva van: a matematika nyelvét. Ma a modern korban, az információ, a kommunikáció és a számítógépek korában a 150 éve elhunyt Bolyai Jánosra emlékezve csak azt mondhatjuk, hogy Galilei hitvallása máig is érvényes. Az élet kimeríthetetlen számú és szabad szemmel többnyire már láthatatlannak tűnő mintázatait csak újabb és újabb, Bolyai felfedezéséhez mérhető világok zárjainak nyitját megtalálva ismerhetjük meg. Bolyai János egy ilyen kulcsot megtalálva nemcsak a matematikában, de a tudomány egyéb területein is óriási perspektívát nyitott meg fejlődés számára. A befejező gondolatokat nálunk sokkal szebben fogalmazta meg Babits Mihály Bolyai c. versében:
18
Ezt a mindössze 19 oldalas dolgozatot Bernhard Riemann (1826-1866) 1854. június 10-én olvasta fel a göttingai egyetemen docensi próbaelőadásként. A későbbi matematikusok által terebélyessé fejlesztett, a Riemann.terek alapjait tartalmazó dolgozatot csak 1868-ban publikálta Richard Dedekind (1831-1916).
7
„Új törvényekkel, túl a szűk egen, új végtelent nyitottam én eszemnek; király gyanánt, túl minden képzeten kirabolván kincsét a képtelennek nevetlek, mint Istennel osztozó, vén Euklides, rab törvényhozó.” FELHASZNÁLT IRODALOM [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17]
BENKŐ Samu: Bolyai János vallomásai. Irodalmi Könyvkiadó, Bukarest, 1968. BOLYAI János: Appendix, A tér tudománya, Akadémiai Kiadó, Budapest, 1977. P. J. DAVIS- R. HERSH: A matematika élménye. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1984. DÁVID Lajos: A két Bolyai élete és munkássága. Gondolat Kiadó, Budapest, 1979. K. DEVLIN: Matematika a láthatatlan megjelenítése. Műszaki Kiadó, Typotex Kiadó, Budapest, 2001. EUKLIDÉSZ: Elemek. Gondolat Kiadó, Budapest, 1983. FILEP László: A tudományok királynője. Typotex Kiadó, Budapest, 1997. Reuben HERSH: A matematika természete. Typotex Kiadó, Budapest, 2000. KISS Elemér: Matematikai kincsek Bolyai János kéziratos hagyatékából. Akadémiai és Typotex Kiadó, Budapest, 1999. SARLÓSKA Ernő: Az igazság igájában – Bolyai János a gondolkodó. In: Bolyai Jánosra emlékezzünk születésének 175. évfordulóján. 41-55. o. STAAR Gyula (szerk.): Bolyai Jánosra emlékezzünk születésének 175. évfordulóján. TIT, Budapest, 1978. SURÁNYI László: Tóth Imréről. Typotex Kiadó, Budapest, 2002. TÓTH Imre: Isten és geometria. Osiris Kiadó, Budapest, 2000. TÓTH Imre: Bécstől Temesvárig: Bolyai János útja a nemeuklideszi forradalom felé. Typotex Kiadó, Budapest, 2002. VEKERDI László: A Bolyai kutatás változásai. Természet Világa, 112. évf. 2. sz. WESZELY Tibor: Bolyai János matematikai munkássága. Kriterion Könyvkiadó, Bukarest, 1981. WESZELY Tibor: Bolyai János. Vince Kiadó Kft., Budapest, 2002.
8
