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5000 Jahre Geometrie

Geschichte, Kulturen, Menschen

AutorChristoph J. Scriba, Peter Schreiber
VerlagSpringer-Verlag
Erscheinungsjahr2006
Seitenanzahl630 Seiten
ISBN9783540271864
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis29,99 EUR

Lange bevor die Schrift entwickelt wurde, hat der Mensch geometrische Strukturen wahrgenommen und systematisch verwendet: ob beim Weben oder Flechten einfacher zweidimensionaler Muster oder beim Bauen mit dreidimensionalen Körpern. Das Buch liefert einen faszinierenden Überblick über die geometrischen Vorstellungen und Erkenntnisse der Menschheit von der Urgesellschaft bis hin zu den mathematischen und künstlerischen Ideen des 20. Jahrhunderts.

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Leseprobe

2 Geometrie in griechisch-hellenistischer Zeit und Spätantike (S. 27-28)

2.0 Einführung

Die Griechen werden allgemein als die Begründer der Wissenschaft von der Natur, also der rationalen, auf Prinzipien beruhenden und in Systemform vorgebrachten Erklärung der Naturerscheinungen angesehen. Zugleich sind sie diejenigen, die die (teilweise aus den orientalischen Kulturen) überlieferten Regeln und Vorschriften zum Zählen, Messen und Auflösen von Gleichungen mit Hilfe der von ihnen entwickelten Logik systematisierten, begründeten und zu einem Theoriegebäude zusammenfaßten und damit zu den Urhebern der wissenschaftlichen Mathematik wurden.

Ende des 2., Anfang des 1. Jtds. v. Chr. hatte mit der dorischen Wanderung die Besitznahme griechischer Gebiete (insbes. des Peloponnes) durch die Dorer stattgefunden, wohl als Folge des Untergangs der mykenischen, kulturell hoch entwickelten und stra. verwalteten Staatenwelt. Von Nordwesten, aus dem albanisch-dalmatinischen Küstengebiet her, wo sie ursrpünglich ansässig waren, drangen die Dorer immer weiter vor und kolonisierten das seit einem Jahrtausend von den Achäern besiedelte griechische Mutterland. Die Urbevölkerung wurde überlagert oder zog sich in der sog. ionischen Wanderung auf die Inseln und die kleinasiatische Westküste zurück. So entstand eine Vielfalt von Stämmen und Völkern in einem auch geologisch-geographisch in kleine und kleinste Gebiete gegliederten Raum, die jeweils ihre eigene Entwicklung durchliefen. Politisch wie kulturell wurde die Struktur der Stadtstaaten (Poleis) bestimmend.

Vor allem in den P.anzstädten des kleinasiatischen Milet an der Südküste des Schwarzen Meeres und im Nildelta, wo zentral organisierte Großreiche lagen, ließen sich die Kolonisten als Bauern und Händler nieder und kamen so geistig wie kulturell unter die verschiedenartigsten orientalischen Ein.üsse. Sie lernten Sammlungen von Beobachtungen und Verhaltensregeln kennen, die ihnen dann den Sto. für die allmähliche Ausgestaltung des wissenschaftlichen Denkens boten (vgl. Bd. 1, Abschnitt 3.3).

2.1 Ionische Periode
2.1.1 Die frühen Naturphilosophen

Als Beginn der "Entdeckung des Geistes" (Titel eines Buches des klassischen Philologen Bruno Snell [Snell 1946]) wird gewöhnlich die ionische Periode bezeichnet (ca. 600 - ca. 450 v. Chr.), auf die um die Mitte des 5. Jhs. die athenische Periode folgte. In der ionischen Periode wurde die Feudalherrschaft der Aristokratie durch die Polis-(Stadt-)struktur abgelöst. Neben den zentra listisch regierten orientalischen Großreichen erblühten die selbständigen ionischen Handelsstädte. Bedingt durch das praktische Denken der Kaufleute und die Kleinräumigkeit der politischen Struktur und Verwaltung, nahmen die Bürger größeren Anteil am ö.entlichen Leben. Die Städte entwickelten sich zu Zentren der klassischen griechischen Kultur und Wissenschaft. Auch die Randgebiete des Mittelmeres und des Schwarzen Meeres wurden infolge der Gründung von P.anzstädten hellenisiert. Der ionischen Periode gehören vor allem die ersten großen Naturphilosophen an: Thales, Anaximandros und Anaximenes. In dieser Zeit, in der sich das europäische Denken herausbildete, entstand in enger Verbindung mit der Entwicklung der Logik auch das deduktive Vorgehen in der Mathematik.

Das fast völlige Fehlen unmittelbarer Quellen verhindert eine genaue Rekonstruktion dieses einmaligen Vorganges, zumal die uns überlieferten Berichte aus späterer Zeit oft aus einer bestimmten Sicht geschrieben und daher tendenziell gefärbt sind. Proklos (5. Jh. n. Chr.) berichtet in seinem Euklid-Kommentar unter Benutzung historischer Mitteilungen des Aristoteles- Schülers Eudemos (um 320 v. Chr.) an verschiedenen Stellen von Thales von Milet (um 600 v. Chr.). Er sei nicht nur der erste griechische Philosoph, sondern auch der erste Mathematiker gewesen. Er habe die Mathematik von ägypten nach Griechenland gebracht und selbst viele Entdeckungen gemacht. Laut Herodot, der ihm zeitlich am nächsten stand, war Thales von phönizischer Abstammung — etwa 300 Jahre vor seiner Lebenszeit hatten die Griechen das phönizische Alphabet übernommen. Astronomische Kenntnisse der Babylonier dürften Thales die Vorhersage einer Sonnen.nsternis ermöglicht haben, die dann 585 während der Schlacht zwischen den Lydern und Persern am Halys eintraf und zum Abbruch des Kampfes führte.

Inhaltsverzeichnis
Vorwort des Herausgebers5
Inhaltsverzeichnis9
0 Einleitung14
1 Die Anfänge geometrischer Darstellungen und Berechnungen18
1.1 Die Urgesellschaft19
1.2 Alte Stromtalkulturen24
1.2.1 Die Induskultur25
1.2.2 Die ägyptische Mathematik25
1.2.3 Die babylonische Mathematik29
1.3 Aufgaben zu 136
2 Geometrie in griechisch-hellenistischer Zeit und Spätantike38
2.0 Einführung40
2.1 Ionische Periode40
2.1.1 Die frühen Naturphilosophen40
2.1.2 Thales44
2.1.3 Pythagoras und die Pythagoreer48
2.2 Athenische Periode51
2.2.1 Eudoxos51
2.2.2 Die sogenannten Klassischen Probleme der Mathematik53
Die Würfelverdoppelung54
Die Winkeldreiteilung57
Die Kreisquadratur60
2.3 Euklid62
2.3.1 Die Elemente62
2.3.2 Die sonstigen geometrischen Schriften Euklids74
2.4 Alexandrinische (hellenistische) Periode78
2.4.1 Aristarch79
2.4.2 Archimedes80
2.4.3 Apollonios83
2.5 Spätantike, Rom und Byzanz86
2.5.1 Heron86
2.5.2 Pappos90
2.5.3 Proklos90
2.5.4 Sehnengeometrie91
2.5.5 Ptolemaios92
2.5.6 Menelaos94
2.5.7 Sonnenuhr, Analemma95
2.5.8 Kartographie96
2.5.9 Agrimensoren99
2.5.10 Byzanz105
2.6 Aufgaben zu 2109
3 Geometrie im Orient und in altamerikanischen Kulturen120
3.0 Einfuhrung¨121
3.1 China122
3.1.0 Historische Einfuhrung¨122
3.1.1 Von den Anf¨angen bis zur Teilung Chinas in drei Reiche124
zwischen 220 und 280124
Zhoubi suanjing (Chou Pei Suan Ching)124
Jiuzhang suanshu (Chiu Chang Suan Shu)126
Haidao suanjing (Hai Tao Suan Ching)128
Volumenberechnungen129
3.1.2 Von der Teilung bis zum Beginn der Song Dynastie (960)132
Beruhrungen¨ mit Indien133
3.1.3 Die Dynastien Sung (960–1278), Yuan (Mongolenherrschaft,133
1278–1368) und Ming (bis 1644)133
Qin Jiushao (Ch’in Chiu-shao)134
Li Ye (Li Zhi)135
Yang Hui136
Guo Shojing (Kuo Shou-Shing)136
Kreis- und Kugelpackungen138
Spiele139
Wesentliche Inhalte der chinesischen Geometrie141
3.2 Japan142
3.2.0 Historische Einfuhrung¨143
3.2.1 Fruhzeit¨ und Mittelalter144
3.2.2 Die Renaissance der japanischen Mathematik144
Die Geometrie in der Wasan-Mathematik145
Das Kreisprinzip147
Wesentliche Inhalte der japanischen Geometrie154
3.3 Indien155
3.3.0 Historische Einfuhrung¨156
3.3.1 Das Altertum157
Sulbas157
´157
utras¯157
Jaina-Geometrie162
3.3.2 Das Mittelalter163
Das Bakhsh¯ali-Manuskript163
Die Surya¯ Siddh¯antas163
Aryabhat.167
¯167
a I167
Brahmagupta168
Dreidimensionale Koordinatengeometrie169
Der Ein.uß Euklids170
Bh¯askara II170
Wesentliche Elemente der indischen Geometrie171
3.4 Islamische L¨ander172
3.4.0 Historische Einfuhrung¨173
3.4.1 Die Ubersetzungst174
¨174
¨atigkeit174
3.4.2 Theoretische Geometrie175
Konstruktion regelm¨aßiger Vielecke176
Kreisberechnung178
Das Parallelenpostulat186
3.4.3 Praktische Geometrie187
3.4.4 Trigonometrie188
Wesentliche Inhalte der islamischen Geometrie193
3.5 Altamerikanische Kulturen194
3.5.0 Historische Einfuhrung¨195
3.5.1 Die J¨agervolker¨ Inuit (Eskimo) und Ojibwa197
3.5.2 Die Hochkulturen der Azteken, Maya und Inka200
Azteken200
Maya206
Inka213
3.6 Aufgaben zu 3218
4 Geometrie im europäischen Mittelalter224
4.0 Einführung226
4.1 Geometrie im frühen Mittelalter226
4.1.1 Die Sieben Freien Künste226
4.1.2 Beda Venerabilis und Alcuin229
4.1.3 Gerbert von Aurillac231
4.1.4 Boethius und Pseudo-Boethius231
4.1.5 Die Scholastik232
4.1.6 Übersetzungen aus dem Arabischen232
4.2 Praktische Geometrie236
4.2.1 Hugo von St. Victor236
4.2.2 Leonardo von Pisa237
4.2.3 Trigonometrie238
4.3 Der wissenschaftliche Aufbruch241
4.3.1 Ubersetzungen241
¨241
aus dem Griechischen241
4.3.2 Archimedes im Mittelalter241
4.3.3 Das 14. Jahrhundert244
Bradwardine244
4.4 Angewandte Geometrie im Hoch- und Spät-Mittelalter245
4.4.1 Villard d’Honnecourt245
4.4.2 Die Bauhuttenbücher246
4.5 Aufgaben zu 4253
5 Neue Impulse der Geometrie in der Renaissance256
5.0 Vorbemerkungen257
5.1 Geometrie an Schulen und Universitäten, Euklid in der Renaissance260
5.2 Geometrie in Astronomie, Geodäsie und Kartographie266
5.3 Geometrie in der Kunst der Renaissance286
5.3.1 Perspektive288
5.3.2 Konstruktionen293
5.4 Geometrische Keime der In.nitesimalmathematik317
5.5 Aufgaben zu 5323
6 Die Entwicklung der Geometrie im 17. und 18. Jahrhundert333
6.0 Vorbemerkungen335
6.1 Die Koordinatenmethode — Geometrie und Algebra336
6.1.1 Vorgeschichte337
6.1.2 Die Leistungen von Fermat und Descartes339
6.1.3 Wirkungsgeschichte343
6.2 Geometrie und Analysis350
6.3 Auf dem Wege zur darstellenden und projektiven Geometrie358
6.4 Das Ringen um das Parallelenproblem375
6.5 Aufgaben zu 6382
7 Neue Wege der Geometrie im 19. Jahrhundert391
7.0 Vorbemerkungen392
7.1 Darstellende und angewandte Geometrie396
7.2 Projektive und synthetische Geometrie403
7.3 Theorie der geometrischen Konstruktionen413
7.4 Differentialgeometrie420
7.5 Nichteuklidische Geometrie430
7.6 Vektorbegriff und n-dimensionale Geometrie442
7.7 Transformationsgruppen453
7.8 Anfänge der Topologie461
7.9 Weitere, insbesondere nichtklassische Richtungen474
7.10 Aufgaben zu 7485
8 Geometrie im 20. Jahrhundert498
8.0 Vorbemerkungen499
8.1 Grundlagen der Geometrie508
8.2 Totale Abstraktion?520
8.3 Geometrie und Naturwissenschaften530
8.4 Geometrie und Technik541
8.5 Geometrie und Informatik546
8.6 Geometrie und Kunst556
8.7 Statt eines Nachwortes: Geometrie und Spiele(n)571
8.8 Aufgaben zu 8573
A Anhang: Ausgewählte Originaltexte579
A.1 Platon: Staat579
A.2 Archimedes: Einleitung zur Abhandlung uber¨ Spiralen580
A.3 Papst Gregor der Große: Erw¨ahnung der Feldmeßkunst582
A.4 Das altchinesische Chou Pei Suan Ching: Mathematik und Kosmos583
A.5 Cassiodor Senator: Institutiones584
A.6 Vorrede von A. Durer¨ an W. Pirckheimer585
A.7 Alfred Meißner (1822 - 1885): Geschichte meines Lebens (1884)585
A.8 Vorrede von F. Wolff587
A.9 Hermann v. Helmholtz: Über den Ursprung und die Bedeutung der geometrischen Axiome588
A.10 E. A. Abbott: Flatland589
A.11 Th. Storm: Der Schimmelreiter (1888)590
A.12 K. Fladt: Euklid (1927)592
Literatur593
Personenregister mit Lebensdaten615
Sachverzeichnis627
Abbildungsverzeichnis633

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