2029.试想凸面镜中的世界影像……一个制作精良、孔径适中的凸面镜,会把镜前的物体呈现为看似立体且固定在镜面后方的影像。但远处地平线和天空中太阳的影像,位于镜面后方有限距离处,这个距离等于镜面的焦距。在这些影像与镜面之间,是镜前所有其他物体的影像,只是这些影像会随着物体离镜面距离的增加而成比例地缩小、变扁……不过,外部世界中的每一条直线或每一个平面,在影像中都会由一条直线[?]或一个平面来呈现。一个人拿着尺子从镜面开始测量一条直线,他在影像中的样子会随着离镜面越来越远而缩得越来越厉害,但影像中拿着缩短了的尺子的人,数出的厘米数会和真实的人完全一样。而且,总的来说,用真实工具按规律变化的影像来进行所有的线和角的几何测量,得到的结果会和在外部世界中得到的完全一样,镜中所有的视线方向都会由镜中的直线来表示。简言之,我看不出镜中的人如何能发现他们的身体不是刚性固体,也看不出他们的经验为何不能成为欧几里得公理正确性的绝佳例证。但如果他们能像我们观察他们的世界那样观察我们的世界,且不越过边界,他们一定会宣称我们的世界是球面镜中的一幅图像,并且谈论我们的方式会和我们谈论他们的方式一样;而且在我看来,如果两个不同世界的居民能够相互交流,谁也无法说服对方自己所处的是真实的世界,而对方的是扭曲的。事实上,我觉得只要不掺杂力学方面的考虑,这样的问题根本就没有任何意义。
——亥姆霍兹,h.
《论几何公理的起源与意义》;《通俗科学讲演集》第二辑(纽约,1881年),第57-59页。
试思凸镜中之世象……良制凸镜,孔径适中,镜前诸物,其象若实,位定于镜面之后。然远天之际、空中日影,其象在镜后,距有限,恰合焦距。此象与镜面之间,镜前他物之象悉在焉,唯其象随物距镜之远,渐缩渐扁……然外界之直线平面,其象皆以直线[?]平面呈之。有人持尺自镜测直线,行愈远,其象愈缩,然象中人持缩尺,所计厘米之数,与真人不爽。大抵而言,以真器之象按律变易,量线测角,所得几何之果,与外界无别;镜中视线,皆以直线呈之。简言之,吾未见镜中人何以知其身非刚体,其验不足证欧氏公理之确。若彼能如吾观其世般观吾世,不越疆界,则必谓吾世为球面镜中画,论吾亦如吾论彼;若两界之人得以相通,依吾之见,皆不能使对方信己为真、彼为妄。实则,若不杂力学之思,此问本无意义。
——亥姆霍兹,h.
《论几何公理之起源与意义》;《通俗科学讲演集》二编(纽约,1881),页五十七至五十九。
2030.从数学角度来看,把空间设想为点的轨迹且只有三个维度,这无需论证;但同样,从数学角度,我们也无法阻止有人断言空间实际上有四个或无限多个维度,只是我们只能感知到三个。越来越多地处于数学研究前沿的多重扩展流形理论,就其本质而言,完全独立于这样的断言。但该理论所采用的表达方式,确实是从这一概念发展而来的。我们不说流形中的个体,而是说更高维空间中的点,等等。这种表达方式本身有很多优点,它能唤起几何直觉,从而便于理解。但它也有一个缺点,即在更广泛的范围内,对任意维数流形的研究,会被认为与上述空间概念并列且显得奇特。这种观点是毫无根据的。如果上述空间概念成立,这些研究确实能立即找到几何应用,但这些研究的价值和目的并不依赖于这一概念,而是基于其本质的数学内容。
——克莱因,F.
《数学年刊》第43卷(1893年),第95页。
视空间为点之轨迹,唯三维,从数学观之,无待辩也;然从数学观,亦不能禁人言空间实有四维乃至无穷维,唯吾辈仅能感知三维。多重扩展流形之学,日益居数学研究之要,其本然与斯言无涉。然其所用表述之式,实由此念而生。不言流形之个体,而言高维空间之点,诸如此类。此式多益,能启几何直觉,便人领悟。然其弊在,广而言之,研任意维流形者,常被视为与上述空间之念并列而显奇特。此见毫无根据。若空间之念可立,斯学立得几何之用;然其价值与宗旨,不系于此念,而在其本有之数学内涵。
——克莱因,F.
《数学年刊》四十三卷(1893),页九十五。
2031.我们很自然地会把几何语言扩展到任意变量的情形,仍然用“点”来表示n个变量的任意一组值(该点的坐标),用“空间”(n维空间)来表示所有这些点或所有这些值的集合,用“曲线”或“曲面”来表示由这样的点构成的延展,这些点的坐标是一个或两个参数的已知函数(在适当限制条件下)(当这些函数是具有相同分母的线性分式函数时,就是“直线”或“平面”),等等。这种扩展在大量研究中已经成为必要,既要赋予这些研究最大的普遍性,又要在其中保留几何的直观特性。但人们已经注意到,在这样使用几何语言时,我们并非真的在构建几何学,因为我们所考虑的形式本质上是解析的,例如,以这种方式构建的一般射影几何,实质上只不过是线性变换的代数学。
——塞格雷,科拉迪
《数学评论》第1卷(1891年),第59页。[J.w.扬]
吾辈自然欲扩几何之语于任意变量,仍以“点”指n变量之值组(点之坐标),以“空间”(n维)指诸点诸值之全体,以“曲线”“曲面”指点所成之展布,其坐标乃一或二参数之已知函数(循适当之限,若为同分母线性分式函数,则为“直线”“平面”),云云。此扩在诸多研究中已成必需,既求其至广之通性,亦存几何之直观。然人已察,如此用几何之语,非真构几何也,盖所论之形,本为解析之属,譬如由此构之一般射影几何,实则不过线性变换之代数耳。
——塞格雷,科拉迪
《数学评论》一卷(1891),页五十九。[J.w.扬]
2032.那些能在普通代数中找到-1的平方根的人,在空间中找到第四维(使Abc能变成Abcd)不会有任何困难;或者,如果他们找不到,只需想象它的存在,并称它为一个“不可能的”维度,且遵循我们所发现的三个可能维度的所有规律。就像普通代数中√?1的所有“有意义的”组合都是“正确的”一样,思辨者可能会凭空想出的任意多个空间维度(即便称之为“不可能的”存在)也是如此。
——德·摩根,A.《三角学与双代数》(伦敦,1849年),第二部分,第3章。
能于常代数中求-1之平方根者,于空间求第四维(使Abc成Abcd),必无滞碍;若不能得,唯想象之,名之曰“不可能”之维,而循吾辈所知三维之律。犹常代数中√?1之“有义”组合皆“真”,思辨者所臆之任意空间维度(虽名之“不可能”),亦复如是。
——德·摩根,A.