有哪些至今未解的几何题?
首先,把一个圆变成一个正方形。古希腊有一位学者,名叫阿拉·萨戈拉。有一次,他提出太阳是一个巨大的火球。从现在来看是绝对符合客观事实的,但当时人们相信太阳是阿巴罗神化身的神话。于是阿拉·萨戈拉被判犯有亵渎罪,被判处死刑,投入监狱。
在等待行刑的时候,他还在思考宇宙和一切,包括数学。一天晚上,他看到一轮圆月透过方形的栅栏照进了他的牢房。他的心动了,他想:如果已知一个圆的面积,怎样才能做出一个正方形,使它的面积正好等于这个圆的面积?这个问题看似简单,却难倒了阿拉萨戈拉。在古希腊,绘画工具受到限制,只允许使用尺子和圆规。
阿拉克萨戈拉一直在思考这个问题,甚至忘记了自己是否还是一个要被处决的囚犯。后来被好友伯里克利(当时杰出的政治家)所救,出狱。但这个问题并没有被他自己解决,也没有被古希腊的数学家解决,成为历史上三大著名几何问题之一。在随后的两千年里,有无数的数学来论证这一点,却始终没有得到答案。
第二,立方积。这个问题也是几何三大难题之一。据传说,在古希腊,有一年在一个名叫泰洛斯的岛上发生了一场瘟疫。岛上的居民到庙里为宙斯祈祷,询问如何避祸。许多天过去了,巫师终于传达了诸神的旨意。原来宙斯认为人们对他不够虔诚,他的祭坛太小。如果你想避免瘟疫,你必须做一个两倍于这个祭坛大小的新祭坛,而且你不能改变立方体的形状。于是人们很快测量了尺寸,将祭坛的长、宽、高翻了一番。第二天,他们把它献给了宙斯。没想到,瘟疫不但没有停止,反而更加流行。泰洛斯的人们惊慌失措,再次向宙斯祈祷。巫师再次传达了宙斯的意愿。原来新坛的体积不是原来坛的两倍,而是八倍。宙斯认为泰洛斯违背了他的意志,因此更加生气。当然,这只是传说,但确实这个问题至今没有答案。
问题是:仅仅用没有刻度的圆规和直尺做一个立方体,就使得这个立方体的体积是已知原始立方体的两倍。因为至今无人解答,成为几何第二大难题。
第三,角度三等分。关于这个问题还有一个传说。据说埃及的亚历山大是公元前4世纪著名的繁华首都。在城市的郊区有一座圆形的别墅,里面住着一位公主。圆形别墅中间有一条河,公主住的房子正好建在圆心。别墅南北墙上开了一扇门,河上建了一座桥。桥的位置正好与北门和南门在一条直线上。国王每天给公主的物品都是从北门送进来,先放在南门的仓库里,然后公主再派人从南门取回房间。从北门到公主府,从北门到桥,两条路的长度完全一样。公主还有一个妹妹,小公主,国王会为她建一座别墅。小公主建议她的别墅应该建得和她姐姐的一模一样。小公主的别墅马上就要开工了。然而,当工匠们在南门建成后决定桥和北门的定位时,他们发现了一个问题:如何才能使北门到卧室的距离和北门到桥的距离相同?最终工匠们发现,要想有相等的距离,首先要解决平分的问题。只要能解决问题,就能确定桥和北门的位置。
于是工匠们试着用尺子和圆规绘制出桥的位置,但是过了很长时间,还是没有解决。无奈之下,他们只好请教当时最著名的数学家阿基米德。阿基米德看到这个问题,想了很久。他在尺子上做了一个固定的记号,很容易地解决了这个问题。每个人都非常钦佩他。但是阿基米德说,这个问题还没有真正解决。因为尺子一旦做了记号,就等于做了记号,这是尺子画法中不允许的。于是这个问题困扰了无数数学家两千年,直到一百多年前,德国数学家克莱因做出了一个不容置疑的证明:仅仅用尺子和圆规是不可能解决这三个问题的。换句话说,这个问题至今没有真正解决。