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Mathematik der Griechen.
I. Periode
-
Von Thales bis auf die Gründung der alexandrinischen
_
Schule.
.
600 — 300.
Die ionischen Mathematiker.*)
Von dem Momente an, wo griechische Philosophen anfangen unsere Aufmerksamkeit durch ihre mathematischen
Leistungen auf sich zu ziehen, verändert sich das Bild,
welches die Mathematik zeigt, von Grund aus. Haben wir
bei jenen alten Culturvélkern nur Handwerk und Routine
gesehen, nur herkömmliche Regeln gefunden,
welche vereinzelt
, unbegriffen, aus handgreiflicher Empitie entstanden
einer rohen Praxis dienten, so erkannte der griechische Geist
im ersten Augenblicke, wo er diesen Stoff kennen lernte,
dass in ihm ein weit über jene Zwecke hinausgehender, des
*) Von den spärlichen Quellen, welche uns für die Geschichte der
Mathematik bis auf Platon fliessen, habe ich geglaubt, die Nachrichten
später Compilatoren durchaus als höchst unsicher ansehen zu müssen,
so dass uns als zuverlässige Quelle, ausser vereinzelten Notizen in Platon's und Aristoteles’ Schriften, nur die Geschichten der Arithmetik und
Geometrie von dem Aristoteliker Eudemus von Rhodos (300 v. Chr.)
übrig bleiben, der in der Zeit jener Periode nahe genug steht und einen
nüchternen,
Schriften
kritischen Sinn zeigt.
nur
in
Leider sind uns jene werthvollen
einzelnen Bruchstücken- erhalten,
schiedene Commentatoren überliefert haben,
welche
uns
vernamentlich Proklus in
seinem Commentar zum 1. Buche von Euklid’s Elementen (griech, mit
den Elem. 1538. Basel, lat. von Barocci, 1560. Venedig); ein grösseres
dieser Bruchstücke (p. 19 ed, Basiliensis) 8. bei Bretschneider, d. Geom.
vor Euklid. (Leipzig 1870.) p. 27.
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View in PDF(opens in a new window)Mathematik der Griechen.
I. Periode.
Von Thales bis auf die Gründung der alexandrinischen
Schule.
600 — 300.
Die ionischen Mathematiker.*)
Von dem Momente an, wo griechische Philosophen anfangen unsere Aufmerksamkeit durch ihre mathematischen
Leistungen auf sich zu ziehen, verändert sich das Bild,
welches die Mathematik zeigt, von Grund aus. Haben wir
bei jenen alten Culturvölkern nur Handwerk und Routine
gesehen, nur herkömmliche Regeln gefunden, welche vereinzelt , unbegriffen, aus handgreiflicher Empirie entstanden
einer rohen Praxis dienten, so erkannte der griechische Geist
im ersten Augenblicke, wo er diesen Stoff kennen lernte,
dass in ihm ein weit über jene Zwecke hinausgehender, des
*) Von den spärlichen Quellen, welche uns für die Geschichte der
Mathematik bis auf Platon fliessen, habe ich geglaubt, die Nachrichten
später Compilatoren durchaus als höchst unsicher ansehen zu müssen,
so dass uns als zuverlässige Quelle, ausser vereinzelten Notizen in Platon’s und Aristoteles’ Schriften, nur die Geschichten der Arithmetik und
Geometrie von dem Aristoteliker Eudemus von Rhodos (300 v. Chr.)
übrig bleiben, der in der Zeit jener Periode nahe genug steht und einen
nüchternen, kritischen Sinn zeigt. Leider sind uns jene werthvollen
Schriften nur in einzelnen Bruchstücken- erhalten, welche uns verschiedene Commentatoren überliefert haben, namentlich Proklus in
seinem Commentar zum 1. Buche von Euklid’s Elementen (griech. mit
den Elem. 1533. Basel, lat. von Barocci. 1560. Venedig); ein grösseres
dieser Bruchstücke (p. 19 ed, Basiliensis) s. bei Bretschneider, d. Geom.
vor Euklid. (Leipzig 1870.) p. 27.
Page 3
View in PDF(opens in a new window)besonderen Nachdenkens werther, in allgemeiner Form auszusprechender, kurz — ein wissenschaftlicher Inhalt
verborgen sei.
Das ist das hohe Verdienst der ersten griechischen
Mathematiker und man braucht nicht zu fürchten, dass dasselbe verkleinert wird, wenn man zugibt, dass sie ihren
Rohstoff der uralten ägyptischen Cultur entlehnten.*) “Dass
eine ganze Reihe der älteren griechischen Geometer (namentlich Thales, Oenopides, Pythagoras, Demokrit und noch im
4. Jahrhundert Platon und Eudoxus) Aegypten besucht und
sich mit den mathematischen und astronomischen Kenntnissen
der Priester vertraut gemacht hat, ist wohl verbiirgt und
über allen Zweifel gewiss. Schon die astronomischen Kenntnisse jener alten Griechen, welche wie die berühmte Vorherverkiindigung der Sonnenfinsterniss im Jahre 585 v. Chr.
durch Thales eine längere Dauer vorhergegangener Beobachtungen voraussetzten, beweisen, dass sie nicht einer eben
erst entstehenden Cultur entsprossen sein: können. Dazu
kommt, dass die Kenntnisse der ältesten Mathematiker wohl
ihrer Form, nicht aber ihrem Inhalte nach über das Maass
dessen hinausgehen, was wir oben bei den Aegyptern vorgefunden haben; und die meisten Sätze, deren Erfindung
die Tradition jenen alten Griechen zuschreibt, waren ohne
Zweifel den Aegyptern bereits bekannt.
… Thales aus Milet (um 600 v. Chr.) gilt als der erste
Mathematiker Griechenlands, zugleich als erster der sieben
Weisen Griechenlands, als der erste Philosoph: „Er ist
wenigstens der Erste, ven dem uns bekannt ist, dass er in
* allgemeiner Richtung nach den natürlichen Ursachen der
Dinge ‚gefragt hat, während sich die Früheren theils mit
mythischer Kosmogenie, theils mit vereinzelter, ethischer.
Reflexion begnügt hatten.“
*) Die uns. anerzogene Neigung, die Cultur des hellenischen Volkes
als eine primitive, selbstständige zu betrachten, und zu übersehen, wie die
Griechen überall an das von den Barbaren überkommene anknüpften,
ist neuerdings auf dem Gebiete der Kunstgeschichte lebhaft und schlagend
von Semper bekämpft worden: „Die hellenische Kunst ist secundäre
Schöpfung; nicht der Stoff, wohl aber die Idee ist neu, die sie belebt‘
Semper, der. Stil. Frankfurt 1860, t. I. p. 150, 219 und passim).
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Unter den mathematischen Leistungen des Thales war
im Alterthume vorzugsweise berühmt die Lösung einer der
praktischen Geometrie angehörenden Aufgabe: Die Messung
der Höhe der Pyramiden aus ihrem Schatten. Nach dem „einen Berichte*) mass Thales den Schatten, der Pyramide in
dem Augenblicke, in welchem der Schatten eines daneben
in den Boden gesteckten Stabes dessen Länge gleich befunden wurde. Die Höhe der Pyramide war dann ihrer
Schattenlänge gleich. Wenn ein anderer Bericht**) ihn die-
Net
selbe Aufgabe lösen lässt, indem er aus dem Verhältnisse
der Linge des Stabes und seines Schattens zu irgend einer
Zeit und aus der Linge des Pyramidenschattens die Höhe
bestimmt, so ist dies nur eine weitere Ausschmückung jenes
* durch seine Einfachheit glaubwürdigeren Berichtes.
Eudemus***) erzählt ferner, dass Thales eine Methode
besessen habe zur Messung der Entfernung der Schiffe auf
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dem Meere vom Lande. Welcher Art diese gewesen sei,
deutet er jedoch nur dadurch an, dass er sagt, Thales habe
sich dabei des Satzes bedienen miissen, dass zwei Dreiecke
congruent seien, wenn eine Seite und zwei Winkel in beiden
übereinstimmen. Es geht hieraus wenigstens soviel hervor,
dass er sich bei seiner Bestimmung ei
einer gemessenen Standlinie bediente.
Wenn ferner berichtet wird ‚ dass die Sätze von der
Gleichheit der Scheitelwinkel +) sowie von der Gleichheit der
Winkel an der Basis eines gleichschenkligen Dreiecks ++)
Erfindungen ‘des Thales seien, so dürfen wir hieraus wohl
einen Schluss ziehen, worin die Bedeutung des letzteren für
die Geschichte der Geometrie besteht. Die Anschauung und unbewusste Ueberzeugung, dass zwei gleich lange Stäbe,
welche man mit ihren oberen Enden verbunden auf den
Boden stellt, gegen die Horizontale gleich geneigt sind, be:
sass bereits der erste Mensch, der zwei solche Stäbe zum
Bau eines Zeltes oder Dachgiebels verwendete; es war aber
*) Hieronymus aus Rhodos bei Diogenes Laert. I, 27,
**) Plutarch, conviv. sept. sapient, c. 2.
***) Proklus, a, a. O. Comment, ad prop. 26 lib. I. Euclid.
. +) Nach Eudemus bei Prokl.. ad prop. 15.
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+) Wahrscheinlich nach Eud. a, a. O. ad prop. 5.
Page 5
View in PDF(opens in a new window)das Verdienst jenes Philosophen, diese unmittelbare Ueberzeugung zuerst zum Bewusstsein, jene Anschauung zu einem
abstracten Ausdruck zu bringen und so den Anfang zu einer —
wissenschaftlichen Behandlung der Raumverhältnisse zu
machen, indem er die mehr oder minder verworrenen und
unbewussten Anschauungen analysirte und in die Form
fester, von dem Verstande zu erfassender Begriffe und Lehrsätze brachte.
Thales wird auch als der Erfinder des Satzes genannt,
“ dass alle Winkel im Halbkreise rechte sind.*) Die Nachricht aber, er.habe.zuerst bewiesen, dass.ein Kreis von
seinem Durchmesser halbirt wird**), scheint mir denn doch
durch die. Auffassung der späteren an Euklid’s Formen gewöhnten Geometer allzustark beeinflusst zu sein. Denn
‘ dieser Beweis würde schon einen Grad von Abstraction und
ein so ausgebildetes System von Begriffen voraussetzen, dass
wir ihn kaum in diese erste Periode wissenschaftlichen
Denkens verlegen können, wo auch in der Philosophie noch
kein Zweifel auftaucht, dass das durch naive Anschauung
Erkannte unmittelbar gewiss sei. Ja nicht. einmal Euklid
hat einen Beweis jenes Satzes für nöthig gehalten. et)
‚In Bezug aber auf: alle dem Thales zugeschriebenen
mathematischen Sätze muss man immer festhalten, dass
selbst die besten Berichterstatter, wie Eudemus, ausser
Stande waren, das, was jener selbst entdeckt, von dem zu
unterscheiden, was er einfach von den Aegyptern ent:
lehnt hatte.
.
Aehnliches gilt in Betreff der astronomischen Entdeckungen des ersten der ionischen Philosophen und seiner
Nachfolger. Und wenn z. B. berichtet wird, dass Oeno- pides von Chios +), der ebenfalls Aegypten besucht hatte ++),
*) Pamphila bei Diog. I, 24. Daselbst jedoch auch dem Pythagoras
zugeschrieben.
**) Prokl. ad def. 17.
**%) Euklid hat ihn vielmehr, wenn auch unmethodisch, in die def. 17
verlegt.
- +) Sein Zeitalter ist unbestimmt. Jedenfalls muss er, zufolge der
Angaben des Eudemus, früher als Anaxagoras sein, als dessen Zeitgenossen man ihn nach Diog. IX, 37, 41 ansehen will.
tt) Diodor I, 96.
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View in PDF(opens in a new window)zuerst die Aufgaben: von einem Puncte auf eine Gerade eine
Senkrechte zu fällen, und an eine Gerade in einem Puncte ©
einen gegebenen Winkel abzutragen, gelöst habe*), so kann
es wohl keinem Zweifel unterliegen, dass Oenopides die entsprechenden Constructionen bei den Aegyptern kennen gelernt hat.
Wenn aber die Lösung solcher Aufgaben noch längere
Zeit nach Thales erwähnenswerth schien, so leuchtet ein,
dass sich noch damals die Mathematik in dem ersten Kind- .
heitszustande befand und die von Thales gegebene Anregung —
zum Studium geometrischer Figuren in seinem Vaterlande
ohne erhebliche Früchte blieb; die ionischen Philosophen,
ganz einer Erklärung der Natur aus wirkenden Ursachen
zugewandt, mochten sich zu der abstracten Mathematik
nicht besonders‘ hingezogen fühlen und sich mit ihr nur
nebenbei, soweit es etwa für ihre astronomischen Speculationen und rohen Beobachtungen nöthig war, beschäftigen.
Pythagoras und seine Schule.
Umfassend dagegen und in selbstständigem Interesse
wurde bald nach der Zeit des Thales die Mathematik in
den dorischen Colonieen Grossgriechenlands betrieben.
Pythagoras von Samos (etwa 580-500) darf als der
Vater der Mathematik bezeichnet werden. ‚Die Pythagoriker
waren die Ersten, welche die Mathematik weiter förderten.‘ **)
Wenn es sich nun darum handelt, die-Stellung dieses Mannes
und seiner Schule in der Geschichte der Mathematik treu
darzustellen, so befinden wir uns angesichts der Nothwendigkeit uns kurz zu fassen in einer nicht geringen Verlegenheit. Denn einerseits sind die Berichte über das Leben, die
Lehren und Entdeckungen des Pythagoras und seiner Schule
bei den älteren, sonst glaubwürdigen Schriftstellern so mager
und lückenhaft, dass nicht allein wir Neueren uns kein- ausreichendes Bild von der so ausserordentlich interessanten
mathematisch-philosophischen Schule bilden können, sondern auch annehmen müssen, dass die Berichterstatter selbst
*) Endemus a, a. O. ad prop. 12 und 23,
**) Aristoteles, Metaph. I, 5. 985, a, 23.
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View in PDF(opens in a new window)nur sehr unvollkommene Kenntniss von ihr gehabt haben;
— andererseits zeichnen uns zwar spätere Schriftsteller ein
farbenreiches und lebendiges Bild dieses wunderbaren Philo.sophen, indess erweist sich dies vielfach als ein tendentiöser
Roman.
-
Unter den verschiedenen Strömungen, von welchen der
griechische Geist nach Erschöpfung seines specifischen Inhaltes in den eigentlich klassischen Jahrhunderten durch seine
Berührung mit dem, orientalischen Geiste ergriffen wurde,
tritt bereits vom 1. Jahrh. v. Chr. an eine ethisch-religiöse,
mystisch-speculative immer mächtiger hervor,
Unter allen griechischen Philosophen war Pythagoras
der einzige gewesen, welcher ähnliche Züge zeigte: er hatte
eine Schule gegründet, welche mehr als eine Akademie war,
welche ihre Schüler zu einem festen Verbande einigte, der
durch strenge Disciplin, durch Askese, geheimnissvolle
Gottesdienste und religiöse’ Speculation zugleich Verstand
und Gemüth bilden und erheben sollte. So ist es begreiflich, wie jene neue Richtung an ihn anknüpfen und sich
selbst nur als eine Erneuerung der alteh, lange unbeachteten
und missverstandenen pythagorischen ansehen konnte. Alexandrien war der Ausgangspunct dieser s. g. neupythagorischen Schule, welche im Laufe der Zeit mehr und mehr
jüdische, petsische und bald auch indische religiös--mystische
Vorstellungen in wunderlichem Synkretismus in ihren Ideenkreis aufnahm. Es konnte nicht fehlen, dass sie die grosse,
schon von Herodot hervorgehobene Verwandtshaft entdeckten,
welche nicht wenige uralte metaphysische und ethische Lehren
der pytbagorischen Schule mit ägyptischen und persischen
Speculationen zeigen; eine alte Ueberlieferung erzählte von
einem langen Aufenthalte des Pythagoras in Aegypten; und
so kam es, dass die Philosophen dieser Richtung bald Orientalisches und Pythagorisches bis zur Verwirrung mit einander
vermischten.
Es ist begreiflich, dass die Neupythagoriker, um ihren
historischen Zusammenhang mit jener alten Zeit zu erhalten,
darauf bedacht sein mussten, die äusserst lückenhafte Tra- dition zu vervollständigen. So entstanden denn bereits im
1. Jahrh. v. Chr. zahlreiche sogenannte pythagorische Schriften
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View in PDF(opens in a new window)und fabelhafte Biographien des Altmeisters, welche von Jahr
zu Jahr stärkere orientalische Färbung annahmen, ja sogar
später in der Absicht, Christo gegenüber heidnische Heilige
zu schaffen, sich nicht scheuten, ihrem Pythagoras und
selbst neueren Pythagorikern, wie dem Apollonius von Tyana,
zahlreiche Wunderthaten, ja selbst dem Meister göttlichen
Ursprung anzudichten. Wir miissen beziiglich einer weiteren
_ Schilderung dieser neupythagorischen Richtung auf die Werke
über. Geschichte der Philosophie verweisen; hier darf diese
eigenthümliche Erschéinung nur insoweit angedeutet werden,
als sie eben jene Thatsache zu erklären vermag, dass die
Quellen über das Leben und die Lehre des alten italischen
Philesophen um so reichlicheren Stoff liefern, je weiter man
sich von der Zeit des Pythagoras entfernt. Es gibt freilich
auch Historiker*), welche in der That die Neupythagoreer
als eine neue Bliithe einer Jahrhunderte lang latent gewesenen
Schule betrachten, und diese späten Berichte, wenn auch
nicht für ganz rein, doch als aus der wahren Tradition entsprungen ansehen. Ich halte mich nicht für berufen , diese
Ansicht als irrige zu bekämpfen; doch scheint mir eine
Herausschälung des Wahren aus diesen späten Dichtungen,
wenn nicht ganz unmöglich, so doch bisher nicht gelungen.
Nur das Eine geht aus Allem unzweifelhaft hervor, dass
bereits die alte Pythagorische Lehre einen stark orientalisirenden Zug im Allgemeinen und im Einzelnen zeigt, der .
aus einem Zufall oder einer Naturanlage des Meisters nicht
‘erklärt werden kann, sondern nothwendig hinweist auf eine,
wahrscheinlich durch seinen Aufenthalt in Aegypten erlangte
Bekanntschaft mit orientalischer Priesterweisheit, die noch
Jahrhunderte später ein Platon und ein Eudoxus sich an- zueignen nicht verschmähten.
.
In Bezug auf die einzelnen mathematischen Leistungen
der Pythagoriker, zu deren Darstellung ich mich nun wende,
ist es, glaube ich, nothwendig, sich durchaus an die alten
und sicheren Zeugnisse zu halten.
Was zunächst die Geometrie betrifft, so ist es keinem
. Zweifel unterworfen, dass den Pythagoriker die Ehre ge*) Rôtb, Gesch. uns. abendl. Philosophie. Theil II.
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View in PDF(opens in a new window)bührt, die beiden wichtigsten Theoreme der Elementargeometrie entdeckt zu haben. Zuerst den Satz, dass die
Winkelsumme in jedem Dreieck gleich zwei Rechten ist,
wie Eudemus berichtet*) ‚ der zugleich hinzufügt, dass sie
ibn bewiesen, indem sie durch die Spitze des Dreiecks. eine
Parallele mit der Grundlinie zogen und
die beiden
so an der Spitze entstehenden
Winkel mit denen an der Grundlinie verglichen. Nehmen wir hiezu die durchaus
verbürgte Notiz**), dass „die Alten für
jede besondere Form des Dreiecks das
Theorem der zwei Rechten speciell bewiesen, zuerst für das
gleichseitige, dann für das gleichschenklige und zuletzt für
das ungleichseitige, so haben wir hier die erste Stufe der
Entwickelung, während uns Eudemus in jenem eleganten,
die ganze Parallelentheorie voraussetzenden Beweise offenbar die zweite vorführt.
Es hat für uns etwas Befremdliches, jenen einfachen
Satz von den Winkeln im ‚Dreieck in drei specielle Fälle .
zerlegt zu sehen. Indess ist der Fortschritt vom Besonderen
zum Allgemeinen überhaupt der Entwickelungsgang der
Wissenschaft; ausserdem aber ist die Zerstückelung der
Theoreme jener ersten Periode der griechischen Mathematik
ganz besonders eigen, wie wir noch mehrfach wahrnehmen
werden.
\
|
Es schien mir von Interesse den Versuch zu machen,
die Methode, nach welcher man diesen Satz zuerst gefunden
und bewiesen haben mag, zu reconstruiren:
Die Pythagoriker haben sich viel mit der Construction
regulärer Polygone und Polyeder beschäftigt, die in ihrer
Kosmologie als die Grundformen der Elemente und des
Weltalls eine wesentliche Rolle spielten. Es mag ausdrücklich bemerkt werden, dass sie die dabei verwendeten gleichseitigen Dreiecke aus zwei rechtwinkligen Dreiecken zusammensetzten. “) Den ersten Anfang dieser mathematischen
*) Prokl. ad prop. 32.
:
**) Geminus in Eutoc. Comm. zu Apollonii Conica ed. Halley. p. 9.
***) Platon, Timaeus. 53, C. Wie weit jedoch die Pythagoriker in
diese Theorie eingedrungen sind, namentlich ob sie die geometrische
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View in PDF(opens in a new window)Speculationen finden wir in dem als pythagorisch bezeugten*)
Satze ausgesprochen, ‚dass die Ebene um einen Punct herum
durch sechs gleichseitige Dreiecke, vier Quadrate oder drei
regelmässige Sechsecke vollständig erfüllt sei“.
Ich nehme nun an, dass dieser Satz beim constructiven
Experimentiren mit gleichseitigen Dreiecken zuerst gefunden
und dann nach einem Beweise dafür gesucht worden ist,
dass jeder Winkel in einem solchen Dreieck = 2. War
nun die Zerlegung in rechtwinklige Dreiecke überhaupt
schon vorgenommen, so lag nichts näher,
als, um in dem gleichseitigen Dreiecke ABC
den Winkel ABC mit ABD=R
zu vergleichen, das Perpendikel CZ zu fällen und
das Rechteck zu vervollständigen.
Nun wird Niemand bezweifeln, dass die
Existenz einer Figur mit vier rechten Winkeln, welche jeder
Stein in der Mauer lehrte, als eine unmittelbar gewisse Thatsache von den ältesten Geometern ohne Beweis angenommen
sein wird, ebenso die andere, dass ein Rechteck durch seine
Diagonale in zwei congruente Hälften zerfällt.
Daraus aber geht in dem jetzigen Falle hervor, dass
der Winkel CBD = BCE
JC
BCA=+ ABC; da
nun 4BC-4+CBD=R, so ist ABC == R.
Man mochte dann weiter bemerken, dass man eine ganz
ähnliche Figur auch für ein gleichschenkliges Dreieck mit
der Spitze C zeichnen könne, an welcher dieselbe Betrachtung
zu dem Satze 4 + +e = R führte. Indem man diesem
Satze die elegantere Form A + B+ C-2R gab, mag
man überhaupt erst auf die Winkelsumme im Dreieck auf-.
merksam geworden sein, und es entstand die weitere Auf77
gabe, das Analogon auch für das ungleich3
seitige Dreieck zu finden. Dazu bedurfte es
2
einer Abänderung der Construction in beistehender Weise,
Construction des Fünfecks und des Pentagondodekaeders gekannt haben,
lässt sieh nicht mit Sicherheit ermitteln.
“) Prokl. ad prop. 15.
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View in PDF(opens in a new window)So war denn in diesen drei Schritten jenes schöne
Fundamentaltheorem gefunden; nach der Ausbildung der
Parallelentheorie aber erkannte man, dass die drei Perpendikel in der letzten Figur überflüssig seien und das blosse
Ziehen einer Parallele mit der Grundlinie genüge.
Das ist mein Versuch, den Weg der Alten an der Hand
der überlieferten Notizen zu verfolgen.
*
Mit geringerer Sicherheit als der Satz von den Winkeln
im Dreieck ist der heute allgemein als pythagorisch bezeichnete Satz von dem rechtwinkligen Dreieck auf diese
Quelle zurückzuführen. Der erste Schriftsteller, der diesen
Satz als von Pythagoras gefunden bezeichnet, ist Vitruv *),
‚schwerlich ein zuverlässiger Zeuge; von da an verbreitete
sich diese Angabe allgemeiner, aber immer in Verbindung
mit jener bekannten Hekatombe, welche Pythagoras vor
Freude über die Entdeckung jenes Lehrsatzes dargebracht
haben soll — eine Anekdote, welche die Glaubwürdigkeit
der ganzen Nachricht stark beeinträchtigt. Denn dies Opfer
verträgt sich nicht mit dem strengen Verbote alles blutigen
Opfers, welches uns aus den pythagorischen Ritualgesetzen
die Schriftsteller derselben Zeit, ja oft dieselben **) überliefert haben, die anderswo von der Hekatombe erzählen.
Schon Cicero***) nahm daher an jener Anekdote Anstoss
und in der spätesten Tradition der Neupythagoriker wird
das blutige Opfer durch das eines ‚aus Mehl geformten
Ochsen“ ersetzt. +)
Jene berühmte Erzählung nebst den vielen witzigen
Versen, zu denen sie Veranlassung gegeben hat, wird man
demnach aufgeben müssen; doch möchte ich nicht so weit
gehen, den Lehrsatz selbst dem Pythagoras abzusprechen,
obgleich keine einzige, nur einigermassen glaubwürdige Nachricht darüber vorhanden ist. ++)
*) De architect. IX. praef.
|
**) Diog. VIII, 12, 22. vergl. ferner I, 24.
**) De nat, deor. III, 36.
+) Porphyrius, de vit. Pyth. 36.
tt) Proklus, ein einsichtiger Schriftsteller, drückt sich auffallend
unbestimmt so aus (Comm, ad prop. 47): „Wenn wir die, welche alte
Geschichten erzählen wollen, hören, so finden wir, dass sie dieses
Hankel, Gesch. d. Mathem,
Page 12
View in PDF(opens in a new window)Was nun den Weg zur Erfindung dieses Lehrsatzes betrifft, so glauben wir, dass Pythagoras zuerst durch die
empirische Kenntniss von dem rechtwinkligen Dreieck 3, 4, 5,
vielleicht auch anderer, durch geometrisches Experiment
gefundener rechtwinkliger rationaler Dreiecke, sodann durch
die in nebenstehender Figur erläuterte Wahrnehmung, dass das Quadrat über der Diagonale eines Quadrates das Doppelte des letzteren, d. h. dass das Quadrat über der Hypotenuse eines gleichschenkligen rechtwinkligen
Dreiecks das Doppelte von dem Quadrate
einer Kathete sei, zu der Vergleichung der
Kathetenquadrate mit dem Hypotenusenquadrate überhaupt
veranlasst worden sei. Zu dem allgemeinen Beweise würde
dann die folgende von Bretschneider*) aufgestellte Betrachtung geführt haben, gegen die sich freilich einwenden
lässt, dass sie durchaus kein specifisch griechisches Colorit
trägt, vielmehr an die indische Art erinnert.
Wurde in beigezeichneter Weise ein
Quadrat in zwei Quadrate a?, b? und die
beiden Rechtecke ab zerlegt, dann jedes
der Rechtecke durch die Diagonalen c in
Dreiecke zerschnitten und diese vier Dreiecke, wie es die zweite Figur zeigt, in
x
‘e
Ye
“el
das grosse Quadrat hineingelegt, so lassen
sie in der Mitte ein Quadrat c? frei, welches
= a? + b? sein muss; zugleich aber ist
2
+ wa
’
c die Hypotenuse jener rechtwinkligen
a Dreiecke, deren Seiten a und b sind.
q. e. d.
Es wird uns ferner berichtet, dass
die Pythagoriker sich bereits mit der
a
b Aufgabe beschäftigten, einen gegebenen
d
Flächenraum an einer gegebenen Strecke
zu entwerfen (zapafdÂdew, applicare),
d. h. in ein Rechteck zu verwandeln, dessen eine Seite
Theorem auf Pythagoras zurückführen.“ Auch ihm war, wie hieraus
hervorgeht, keine sichere Quelle bekannt,
*) Bretschneider, die Geom. v. Eukl, p. 82.
Page 13
View in PDF(opens in a new window)jene gegebene Strecke ist.*) Das Entwerfen an einer
gegebenen Strecke (m«gaßoAr) hatte aber im Alterthume
als Aufgabe des Zusammenstellens noch einen allgemeineren
Sinn, indem man darunter die Aufgabe verstand, an eine
gegebene Strecke AB einen gegebenen Flächenraum als
Rechteck AY so anzulegen, dass ein Quadrat BY übrig
bleibt (#llesyus) oder überschiesst (ümsoeßoAn). Diese von
Euklid VI, 28, 29 behandelten Aufgaben, welche, wenn
man
AB=a, BX=x und den gegebenen Flächenraum
=
b setzt, unserer Auflösung der quadratischen Gleichungen
ax + x? = b entsprechen, hatten ebendeshalb für das
Alterthum eine hohe Bedeutung, besonders nachdem man
die Kegelschnitte zu betrachten anfing und bemerkte, dass
die Aufgabe aus einer gegebenen Ordinate y derselben
die zugehörige Abscisse x zu finden, auf eine der drei vorstehenden Aufgaben zurückführte, wie der moderne Leser
sogleich aus den Gleichungen ax = y?, ax — x? = y?,
ax + x? = y? erkennt. Höchst interessant ist nun die Nachricht des Eudemus**), wonach die Pythagoriker bereits jene
drei Aufgaben gekannt und mit den Namen der Parabel,
Ellipse, Hyperbel gekennzeichnet haben. Diese wenigen,
von einem unverdächtigen Zeugen überlieferten Worte geben
uns einen hohen Begriff von den gewaltigen Leistungen
dieser Schule. Denn einerseits verlangen diese Aufgaben zu
ihrer Lösung bereits ‘die Kenntniss einer Menge geometrischer
Lehrsätze, andererseits sind sie nicht, wie etwa der Satz
vom Quadrat der Hypotenuse, an sich interessante Resultate
einer Entwickelungsreihe, vielmehr die Anfangsglieder einer
Entwickelung, deren Ende leider in den allgemeinen Nebel
verläuft, der die pythagorische Schule einhüllt.
Fassen wir alles, was hienach an geometrischen Sätzen
als Eigenthum der pythagorischen Schule beglaubigt ist,
zusammen, so sehen wir: Es ist wesentlich der Inhalt der
zwei ersten Bücher von Euklids Elementen, welcher auch
historisch den Anfang der Geometrie gemacht hat.
Wir haben ferner zwei Lehren zu erwähnen, welche
*) S. Eukl, Elem. I, 44.
**) Prokl. ad prop, 44,
Page 14
View in PDF(opens in a new window)aus der Verbindung der Zahlen mit den Raumgrössen entstehen.
Die erste derselben ist die Formel zur Bildung rationaler
rechtwinkliger Dreiecke, des ersten Anfanges der von Diophant ein Jahrtausend später glänzend ausgebildeten unbestimmten Analytik. Nach einer glaubwürdigen Tradition
des Alterthums*) entdeckte Pythagoras, dass wenn a eine
ungerade Zahl bedeutet, dann die Längen a und > (a? — 1)
die Katheten eines rechtwinkligen Dreiecks bilden, dessen
Hypotenuse > (a? +1) ist. Diese Formel, welche, sobald
man dem a jeden beliebigen rationalen Werth geben darf,
in der That alle rationalen rechtwinkligen Dreiecke umfasst,
jedoch immer nur in jener Beschränkung auf ungerade a
angewandt wird, scheint mir ihren Ursprung noch deutlich
an der Stirn zu tragen. Aus dem Oriente (s. o. S. 94)
mochte Pythagoras die Erfahrung mitgebracht haben, dass
man aus drei Stäben von den Längen 3, 4, 5 ein rechtwinkliges Dreieck bilden kann; diese Thatsache konnte ihm
interessant genug sein, um ihn zu einem Versuche einer
Verallgemeinerung zu veranlassen. Aus seinen arithmetischen
Untersuchungen (s. u. S. 104) war ihm bekannt, dass die
Differenzen der Quadrate aufeinanderfolgender Zahlen die
Reihe der ungeraden Zahlen geben; jede ungerade Quadratzahl (z. B. 25) wies ihn dann auf zwei Quadrate (144 und
169) hin, deren Differenz sie ist. Der Satz von dem Quadrate
der Hypotenuse liess ihn dann in diesen Dreiecken sofort
rechtwinklige erkennen.
In engster Verbindung mit dem Satze von dem Quadrate
der Hypotenuse steht ferner die Lehre vom Irrationalen,
welche der pythagorischen Schule zugesprochen wird.**)
In der That, sobald nur selbst im einfachsten Falle
eines gleichschenkligen rechtwinkligen Dreiecks die Relation
zwischen den Quadraten der Seiten entdeckt war, konnte
es den Pythagorikern bei ihrer Neigung, die Zahlenlehre
Cere
*) Der älteste Zeuge ist Heron, Heron Alex. geometr. reliqu. ed,
Hultsch,
**) Eudemus bei Prokl. p. 19 ed, Basil. p. 38 Barocc.
Page 15
View in PDF(opens in a new window)auf Geometrie anzuwenden, nicht entgehen, dass die Hypotenuse nicht, wie in dem Dreiecke mit den Katheten 3, 4
leicht durch eine Zahl dargestellt werden konnte, sondern
vielmebr aller Bemühungen spottete. Man mochte die Kathete
jenes gleichschenkligen Dreiecks = 1 oder = 2 oder = 3,
oder =, oder wie man wollte setzen, immer ergab sich
keine Zahl für die gesuchte Diagonale. Immer und immer
wieder wird man diese Aufgabe, welche Anfangs so leicht
schien und nun so unerwartete Schwierigkeiten bereitete,
angegriffen, sich in den für jene Zeit so beschwerlichen
Zahlenrechnungen abgemüht haben, bis endlich einer jener
seltenen Geister, denen es vergönnt ist, in glücklichen
Augenblicken sich von dem Niveau menschlichen Denkens
mit Adlersflug zu erheben — wohl mag es Pythagoras selbst
gewesen sein — von dem Gedanken erfasst wurde: hier
handelt es sich um ein absolut unlösbares Problem. Damit
aber war so gut wie Alles geschehen; denn um die Richtigkeit dieser Idee: streng zu erweisen, war zwar noch eine
schwierige Deduction nöthig, die gewiss ein grosses Talent
erforderte; indess der Weg war gezeigt, es bedurfte nur
der Energie des Denkens und des Gebrauchs gewöhnlicher
Logik, um die Heerstrasse zu bauen, die uns jetzt so bequem zugänglich ist. Aber man beachte nur, von welcher
ausserordentlichen Kühnheit jener Gedanke war, anzunehmen,
dass es unter den ganz homogenen geraden Linienstrecken
auch solche geben könne, welche sich von anderen nicht
nur durch ihre Länge, also ihre Quantität, sondern durch
eine Qualität unterscheiden, welche zwar wesentlich, doch
aber sinnlich absolut unerkennbar, zwar unzweifelhaft gewiss, doch aber mit der Vorstellung unerreichbar und nur
im reinen Begriffe zu fassen ist. Wenn wir weiter unten
sehen werden, welche ausserordentliche Schwierigkeit das
Alterthum in dem Gedanken des Stetigen fand und wie in
dieser Incongruenz der Reihe der stetigen Grössen und der
der Zahlen selbst bis auf heute noch ein ungelöster Widerspruch liegt, so müssen wir diese die Bedeutung eines einzelnen Satzes weit übertreffende Idee des Irrationalen
für eine der grössten Entdeckungen des Alterthums halten,
Page 16
View in PDF(opens in a new window)Wir begreifen dann, wie man im Sinne der alten Philosophen in dem Irrationalen (&doyov = ohne Verhältniss) ein
tiefes Mysterium sah, den Doppelsinn des Wortes Aoyog benutzend, das Irrationale als das Unausgesprochene, das Unbegreifliche fasste, das Bildlose (dveldeov) nennen konnte.
Und wenn die ältesten Pythagoreer wirklich diese Idee entdeckt hatten, so ist es in der That nicht unwahrscheinlich,
dass sie diese als ein Geheimniss sorgfältig bewahrten, wie
uns denn in später Zeit erzählt wird, „dass derjenige,
welcher zuerst die Betrachtung des Irrationalen aus dem
Verborgenen in die Oeffentlichkeit brachte, durch einen
Schiffbruch umgekommen sei, und zwar: weil das Unaussprechliche und Bildlose immer verborgen werden sollte,
und dass der, welcher von Ungefähr dieses Bild des Lebens
berührte und aufdeckte, in den Ort der Mütter versetzt und
dort von ewigen Fluthen umspült wurde. Solche Ehrfurcht
hatten diese Männer vor der Theorie des Irrationalen.‘“*)
Der alte Beweis von der Incommensurabilität der Diagonale eines Quadrates gegen die Seite bestand in einer
deductio ad absurdum, die zeigte, „dass, wenn man den
Durchmesser (die Diagonale) als commensurabel annimmt,
gerade und ungerade Zahlen einander gleich sein miissen.“**)
Verhalten sich nämlich Diagonale und Seite wie zwei ganze
zu einander prime Zahlen p:g, so muss p? = 24°, folglich
p? und somit auch p eine gerade Zahl sein; dann aber ist
q jedenfalls keine gerade Zahl, weil sie sonst mit p den
gemeinschaftlichen Theiler 2 hätte. Da nun p gerade ist,
so kann p — 2r gesetzt werden, also ist 2r? = g?, also g?
und somit auch g eine gerade Zahl, was dem zuvor Bewiesenen widerspricht.
Man sieht, wie dieser Beweis durchaus nur auf die
Irrationalität der Diagonale des Quadrates geht; um zu beweisen, dass die Seite eines Quadrates, welches dreimal so
*) Proklus, Scholia ad 1. X bei Knoche, Unters. üb. d. Scholien d.
Prokl. Herford 1865. p. 9.
**) Aristoteles, An. prior. I, 23. 41, a, 26 und c. 44. 55, a, 37.
Euklid hat uns diesen Beweis EI. X, 117 wohl nur aus historischem
Interesse aufbewahrt, da die Irrationalität aus X, 9 schon von selbst
hervorgeht und der 117. Satz überhaupt nur ein Anhang ist.
Page 17
View in PDF(opens in a new window)gross als ein anderes ist, nicht durch die Seite des letzteren
gemessen werden kann, muss eine völlig neue Betrachtung
angestellt werden. In der That erfahren wir*), dass noch
hundert Jahre nach dem Tode des Pythagoras einzeln bewiesen wurde, dass die Seite eines Quadrates, welches 3
oder 5 oder 7 u.s.f. bis 17 Quadratfuss enthält, in Fussen
nicht ausgedrückt werden kann; woraus deutlich hervorgeht,
dass das allgemeine Princip: dass zwei Grössen, deren
Quadrate sich wie zwei nichtquadratische Zahlen verhalten,
incommensurabel sind, auch nicht mit Einem Schlage entdeckt, sondern erst, nach der Weise jener Zeit, aus speciellen Fällen entwickelt worden ist. **)
|
»Die Arithmetik scheint Pythagoras vor Allem werth
gehalten und hauptsächlich dadurch weiter gefördert zu
haben, dass er sie aus dem kaufmännischen Geschäftsbedürfnisse hervorzog und alle Dinge unter der Form der
Zahl betrachtete“***), und wenn wir der neupythagorischen
Schule glauben wollen, die sich vorzugsweise mit reiner
Arithmetik beschäftigt hat, so hätte die älteste Schule des
Pythagoras in dieser Wissenschaft bereits sehr beträchtliche
Fortschritte gemacht. Der Eifer jedoch, mit welchem die
neuere Schule seit ihrer Begründung durch den Arithmetiker
Nikomachus in dieser wissenschaftlichen Disciplin an die
älteste Schule anzuknüpfen suchtf), macht ihre Zeugnisse
verdächtig; und so bleiben nur eine kleine Zahl älterer
gelegentlicher Nachrichten übrig, welche kein eben sehr.
durchsichtiges Bild liefern. Wir erfahren aus diesen nichts
von einer praktischen Rechenkunst, welche die Aufgaben
des bürgerlichen und kaufmännischen Lebens zu lösen, zu
begründen und zu vereinfachen bestrebt gewesen wäre, vielmehr ausschliesslich von Untersuchungen im theoretischen
*) Plato, Theaetet, Dialog. ex rec. Bekkeri. P. II. V.I. p. 186.
© **) Wenn dies Theorem später dem Theätet zugeschrieben wird
(Prokl. Schol. bei Knoche a. a. O. p. 24), so scheint mir diese Nachricht wesentlich auf jener Stelle Platon’s zu beruhen, die jedoch die
Auslegung nicht gestattet, dass dem Lehrer des Theätet, dem Pythagoriker Theodoros aus Kyrene jenes allgemeine Theorem unbekannt gewesen sei.
*) Aristoxenus, Fragm. in Stob. Ecl. phys, 1. I. p. 16.
+) Nikom, Introd, arith. an mehreren Orten.
Page 18
View in PDF(opens in a new window)Interesse. Die Eintheilung der Zahlen in gerade, ungerade,
gerad-ungerade, in Quadrat- und Nichtquadratzahlen, wohl
auch noch nach anderen Gruppirungen, von denen die
späteren Arithmetiker einen so grossen Reichthum hatten,
spielten bei ihnen eine bedeutende Rolle. Mit Summationen
von Zahlenreihen haben sie sich viel beschäftigt; sie entdeckten dabei, dass die Summe der aufeinanderfolgenden
ungeraden Zahlen immer eine Quadratzahl gibt und erläuterten dies geometrisch, indem sie die einzelnen Einheiten
als Punkte in ein quadratisches Netz setzten und die ungeraden Zahlen als ,,Gnomone“ um die urspriingliche 1 und die Quadrate 4 u. 8. w. herumsetzten;
wie z. B. aus 4 Puncten durch Umränderung mit
5 Puncten ein neues Quadrat 9 entsteht.*) Ebenso bemerkten sie, dass durch Addition der geraden
Zahlen die Reihe 2, 6, 12, 20 entsteht, deren jede in das
Product zweier um eine Einheit verschiedenen Zahlen zeree
;
e
fällt, wie denn 2— 1.2, 6— 2.3, 12 — 8.4, 20—4.5
u. s. w. Diesen Zahlen legten sie einen so besonderen Werth
bei, dass sie ihnen einen eigenen Namen den der „Heteromeken (= ungleichseitigen) gaben. Ob sie in der Untersuchung weiter fortschritten und auf die höheren Polygonalzahlen eingingen, mit denen sich die neupythagorische Schule
gern beschäftigte, lässt sich nicht constatiren.
Dass ferner die Pythagoreer nach einer anderen Seite
hin die Arithmetik förderten, dass sie nämlich die Lehre
von den Proportionen ausbildeten, kann, obgleich Nikomachus hiefür der einzige directe Zeuge ist**), deswegen
kaum bestritten werden, weil zu Platon’s Zeiten bereits die
drei Proportionen wohlbekannt waren; man nannte. vier
Grössen a, b, c, d in arithmetischer Proportion stehend,
wenn 4— bc — d, in geometrischer, wenna:b=c:d;
an die besonderen Fälle der ,,stetigen‘‘ Proportionen a — b
=b—cunda:b=b:c reihete man dann als eine dritte
Art die harmonische Proportion (a — 5): (b — c)=a:c
an; man unterschied für zwei Zahlen a, b die Werthe “ 2
*) Aristoteles, Phys. III, 4, 203, a.
**) Intr. arith. IJ, c, 22 ff.
Page 19
View in PDF(opens in a new window)Vab und atb
Rab als arithmetisches, geometrisches und harmonisches Mittel.
Ja es ist wohl glaublich, dass Pythagoras bereits gewusst hat, dass zwischen zwei Zahlen, ihrem arithmetischen
und harmonischen Mittel die geometrische Proportion
„atb _ 2ab ,y
2
atb"
stattfindet, welche, weil sie alle früheren in sich zusammenfasst, die ,,vollkommenste“ oder die ,,musikalische“ genannt
wird. Was wir mit der Nachricht*), dass diese Proportion
bereits den Babyloniern bekannt und von Pythagoras nur .
nach Griechenland gebracht worden sei, anfangen sollen,
muss ich dem Urtheile des Lesers überlassen.
Das wäre etwa alles, was wir von der rein mathematischen Thätigkeit der pythagorischen Schule bis in die
Mitte des 5. Jahrhunderts v. Chr. ziemlich sicher wissen.
Der Name jener letzten Proportion aber wird den Leser
bereits erinnert haben an die wunderbare arithmetische Natur
der musikalischen, harmonischen Tonintervalle Wenn
wir den Neupythagoreern glauben, so war es Pythagoras
selbst, welcher, lange mit dieser Idee beschäftigt, endlich
durch angemessene Experimente mit gespannten Saiten die
Entdeckung des grossen Gesetzes machte, dass alle, unserem
Ohre harmonisch erklingenden Intervalle mit den einfachsten
rationalen Zahlenverhältnissen in realem Zusammenhange
stehen: bekannt ist, dass die Hälfte einer Saite in der
:
FR
2
.
.
Octave, eine Länge von > derselben in der Quinte des:
Tones erklingt, den die ganze Saite angibt u. s. w. Man
entdeckte in diesen Accorden z. B. C, G, c noch weitere
2
1
Eigenthümlichkeiten; es bilden deren Saitenlängen 1, >, >
eine harmonische Proportion; denn es ist
„1
2).
(2
1
1:5-(1-3):6-3)
Dies eine Beispiel mag genügen, um zu zeigen, in welcher
Weise. man die durch die Consonanzen und die Tonleiter
*) Jamblich, Comm. ad Nik. Arith. ed. Temml. p. 168.
Page 20
View in PDF(opens in a new window)gegebenen Zahlenverhältnisse weiter analysirte und bearbeitete.
Man begreift, wie unter diesen Umständen das Streben nach
einer theoretischen Grundlage der Musik einen bedeutenden
Einfluss auf die Entwickelung der betreffenden Lehren der
Arithmetik, namentlich der Proportionen haben musste. Die
Arithmetik wurde von da an eine Vorbereitungswissenschaft
für das Studium der theoretischen Musik und somit ein Bestandtheil jeder höheren Bildung.
_ Zu engherzig wäre es jedoch, wollten wir jene Entdeckung von der Rationalität harmonischer Tonverhiltnisse
nur insoweit betrachten, als sie der Arithmetik und deren
Verbreitung einst -nützlich gewesen ist; schr zweifelhaft ist
es freilich, wie hoch wir den Gewinn, welchen die praktische Musik der Griechen durch jene theoretische Grundlage und die daran ankniipfenden abstracten Speculationen
der Arithmetiker davon trug, anschlagen diirfen, da unsere
heutige Kenntniss der von den Griechen wirklich ausgeiibten
Musik eine sehr unvollkommene ist und sich bereits unter
Aristoxenus, einem Schiiler des Aristoteles, eine empirische
Schule gegenüber den Prätensionen der Mathematiker in der
Musik erhob; — weit über allem diesem vergänglichen
Nutzen steht aber die Bedeutung jener Entdeckung fiir eine
philosophische Weltanschauung.
Es ist schon früher darauf hingewiesen, dass, sobald
nur einmal Lineal und Senkloth erfunden war, in der heiligen Baukunst sich gewisse bestimmte Zahlenverhiltnisse
traditionell als canonisch, oft sogar als von den Göttern
geoffenbarte und gebotene festsetzten. Bei der freien Stellung,
welche die Griechen schon sehr früh gegenüber religiöser
Tradition einnahmen und dem wunderbaren Sinn für klare
Schönheit, der sie seit den ältesten Zeiten auszeichnet, dürfen
wir annehmen, dass sie bereits im 6. Jahrh. v. Chr. jene
canonischen Zahlenverhältnisse in den Tempelbauten ihres
mystischen Charakters entkleidet und sie in ihrer rein
ästhetischen Bedeutung klar erkannt hatten. Die andere
religiöse Kunst, die Musik, führte ihren Ursprung ebenfalls
auf göttliche Offenbarung zurück; denn Hermes hatte dem
Orpheus einst die viersaitige Leyer übergeben und ihn spielen
gelehrt. Im Laufe der Zeit erhielt dieses älteste einfache
Page 21
View in PDF(opens in a new window)Instrument mehr Saiten, die in der Musik angewandten
Tonfolgen und Harmonien wurden, nicht ohne Widerstand
der conservativen Spartaner, mannigfaltiger und reicher;
und es wird auch in dieser Kunst bald die reine Schönheit
der Tonverhältnisse das einzig Maassgebende gewesen sein.
Indessen scheint in diesem Gebiete die Freiheit gar zu subjectiv gebraucht worden zu sein, und daher das praktische
Bedürfniss, eine feste, gleichmässige Scala zu schaffen, die
auch theoretisch hoch interessante Frage dringender gemacht
zu haben: ob nicht die Grundlagen aller Musik, die Tonintervalle ebenso unabänderlich bestimmt werden können,
als man mit Lineal, Loth und Maassstab die Bausteine bestimmt, und ob nicht auch in der Musik gewisse Zahlenverhältnisse die Grundbedingungen aller Schönheit sind.
Die Antwort hierauf aber gab jene Entdeckung, aus
welcher Pythagoras mit philosophischem Sinn sofort den
allgemeinen Schluss zog, dass das Wesen aller Schönheit in
inneren Zahlenverhältnissen der Dinge beruhe. Der Begriff
der Harmonie, bisher so schwankend und unfassbar, hatte
eine bestimmte, mathematisch feste Gestalt gewonnen: Harmonie ist nichts, als jene geheimnissvolle Zahlenbeziehung,
deren äussere Wirkung offenbar, deren inneres Wesen nur
Wenigen bekannt. Ueberall, wo Harmonie, da sind Zahlen;
und wo Zahlen, da ist Harmonie. Damit aber war Harmonie
weit über alles Menschlich-subjective erhoben und ein Göttlich-objectives geworden. Konnte es anders sein, als dass
Pythagoras das Princip aller Ordnung und Schönheit der
Welt in jener Harmonie fand? So war das grosse Problem
aller priesterlichen Weisheit des Orientes auf eine Weise,
‘wie sie nie in eines Orientalen Sinn gekommen, durch den
griechischen Geist gelöst: „Gott hat alles nach Maass, Zahl
und Gewicht geordnet.“*) Wer will dem Pythagoras einen
*) Diese einzige Stelle der Bibel, in welcher man, freilich den
Zusammenhang im Texte vernachlässigend, eine Andeutung von mathematischen Gesetzen in der äusseren Natur findet, ist nicht jüdischen Ursprungs; sie steht in dem apokryphen Buche der Weisheit
(XI, 22), das nicht früher, als im 2. Jahrh. v. Chr. von einem alexandrinischen, mit griechischer Philosophie wohl vertrauten Juden geschrieben ist.
Page 22
View in PDF(opens in a new window)Vorwurf daraus machen, wenn er mit jugendlicher Frische
diesen grossen Gedanken erfasste? wenn er die Zablenverhältnisse des Septachords auch in den weiten Räumen des
Himmels wieder fand und in den Bewegungen der 7 Planeten eine wunderbare, nur dem geistigen Ohre wahrnehmbare Sphärenharmonie erkannte?
Aber nicht nur im Reiche des Schönen und dem lichten
Kosmos der Natur, auch in jenen geheimnissvollen Gebieten,
in denen der Mensch guten und bösen Dämonen unterworfen
ist, herrscht die Zahl. Durch die ganze Welt geht eine uralte Zahlenmystik, ein felsenfester Glaube an Tage und
Stunden, die glücklich oder unglücklich, an Zahlen, die
heilig oder unheilig sind, sei es, dass sie in sich selbst
wunderbare dunkle Eigenschaften tragen, sei es, dass sie
das innere Wesen einer Gottheit im Bilde darstellen, sei es
beides. Auch die pythagorische Schule, die unter einem
Volke voll Glaubens an die althergebrachte Weisheit der
Tage- und Stundenwähler, in einem Lande vielfacher Uebung
des Zeichendeutens aufgekommen war und von ihrem Meister
die Ehrfurcht vor der alten Zahlenmystik des Orientes ererbt hatte, musste in allem diesem nur immer stärkere Gründe
sehen, um nicht wie die ionische Philosophie in der Materie,
sondern vielmehr in den Zahlen das Wesen, das Princip aller Dinge zu sehen.
So denke ich begreiflich gemacht zu haben, wie dieser
Satz in der gesammten Weltanschauung der Pythagoreer
das centrale Princip werden konnte, in dem Alles zusammenläuft und. aus dem sich wieder Alles entwickelt. Die Ausdrücke, welche die Schule jenem grossen Grundgedanken
gegeben hat, decken ihn nie ganz und scheinen mannigfach
von einander abzuweichen. Indessen dürfen wir nicht vergessen, dass man im 5. Jahrhundert v. Chr. noch keine
strenge Unterscheidung zwischen einem materialen und formalen, zwischen einem realen und einem Erkenntnissprincip
erwarten darf. Alles dies umfasst das Princip der. Pythagoriker, und ob sie sagen, dass die Zahl das Wesen aller
Dinge, dass Alles seinem Wesen nach Zahl sei, oder dass
die Dinge aus Zahlen bestehen, die Dinge aber nicht nur
Eigenschaften einer dritten Substanz, sondern unmittelbar
Page 23
View in PDF(opens in a new window)an sich selbst Substanzen seien, dass die Zahlen zugleich
Stoff und Eigenschaft der Dinge seien, oder dass die Dinge
durch Nachahmung der Zahlen und nach derem Muster gebildet waren oder dass Alles Harmonie ist*) — in allem
diesem ist doch nichts anderes zu finden, als der „Eindruck, welchen die erste Wahrnehmung einer durchgreifenden und unabänderlichen Gesetzmässigkeit im Kosmos auf den frischempfänglichen Geist machen musste‘‘, als
der Ausdruck überwältigender Ueberzeugung von der allerengsten Beziehung der Dinge zu den Zahlen.
Wir können uns in der Geschichte der Mathematik
glücklicher Weise der dem Geschichtsschreiber der Philosophie so lästigen Mühe entschlagen, aus einer Reihe von
unzureichenden Notizen ohne Kenntniss des eigentlichen
Schlüssels darzustellen, wie die pythagorische Schule aus
jenem Grundsatz ihre Metaphysik deductiv entwickelte. Nur
einige, mit unserer Wissenschaft sich eng berührende Puncte
müssen wir hier noch hervorheben.
°
An der Hand der Zahlen ging man vor: Alle Zahlen
zerfallen in gerade und ungerade, das Ungerade aber ist
zugleich begrenzt, das Gerade unbegrenzt**); die ungeraden
Zahlen aber sind nach altem Volksglauben heilige, die ge- —
raden daher unheilig. So mochte man weiter in ziemlich
loser Gedankenfolge zu dem Schema folgender 10 Gegensätze kommen: 1) Grenze und Unbegrenztheit, 2) Ungerades
und Gerades, 3) Eins und Vieles, 4) Rechtes und Linkes,
5) Männliches und Weibliches, 6) Ruhendes und Bewegtes,
7) Gerades und Krummes, 8) Licht und Finsterniss, 9) Gutes
und Böses, 10) Quadrat und Heteromekes. Eine wunderliche Mischung! Am auffälligsten in der Reihe der Kategorieen ist das letzte Paar. Man hat dasselbe aus jenen
Summationen (s. ob. S. 104) ableiten wollen und sich auch
sonst vielfach bemüht, dessen Bedeutung zu ermitteln, ohne
*) Alle diese Sätze sind aus der Physik und Metaphysik des Aristoteles entnommen.
.
;
**) Arist. Met. I, 5, 986, a. 17. Phys. III, 4, 203, a. 10. Nikom.
Intr, arith, II, 20. Worauf diese Vergleichung des Ungeraden mit dem
Begrenzten urspriinglich und ob sie auf der Theorie der Gnomonen
(s. o. S. 104) beruht haben mag, lässt sich schwerlich noch ermitteln.
Page 24
View in PDF(opens in a new window)indessen zu einer nur leidlichen Erklärung gelangt zu
sû in, *)
Mit den mathematischen Kategorieen jenes Schemas
operiren nun die späteren Pythagoreer, nicht selten spielend,
in ihrer Arithmetik fortwährend, ohne indess damit mehr
zu leisten, als dass sie das Interesse an dieser Disciplin so
lange wach hielten, bis an Stelle jener inhaltlosen Schatten
die eigentliche Wissenschaft trat.
Und weiter führte die detaillirte Ausbildung des dem
ganzen System zu Grunde liegenden grossen Gedankens zu
dessen Carricatur. Hatten die Pythagoreer die Zahl als
oberstes Gesetz der Welt erkannt, so sollte nun auch jedem
Dinge eine bestimmte Zahl zukommen. So sagten sie etwa,
die Gerechtigkeit bestehe in der Quadratzahl, weil sie
Gleiches mit Gleichem vergilt und sie nannten deshalb
weiter die 4 oder die 9 die Gerechtigkeit, die 5, als die
Verbindung der ersten männlichen und weiblichen Zabl,
nannten sie die Ehe, die 2 die Meinung u. s. w. Doch
überlassen wir es den Geschichtsschreibern der Philosophie,
diese Spielereien weiter zu verfolgen**), welche immerhin
der Schule des Pythagoras die Ehre nicht rauben können,
die Mathematik zuerst gründlich als Wissenschaft behandelt
und grossartig gefördertzu haben. —
Pythagoras hat nicht allein das erste umfassende System
theoretischer Philosophie geschaffen; die Harmonie, das
oberste Gesetz der Welt, auch im Leben des Einzelnen und
der Gesammtheit zu realisiren, war auch der Ausgangspunct
seiner praktischen Philosophie. In einem auf das strengste
Autoritätsprincip begründeten Bunde mit strenger Disciplin,
besonderen Cultusvorschriften und enger Abgeschlossenheit gegen die Welt suchte der Meister seine ethischen
*) Vielleicht findet meine Erklärung einigen Beifall. Wenn die
Pythagoriker die Theorie des Irrationalen entdeckt und deren hohe Bedeutung erkannt haben, so muss es, wie man sofort zugeben wird, sehr
auffällig erscheinen, dass die so nahe liegenden Gegensätze von Rational und Irrational in ihrer Tafel keinen Platz haben.
Sollten diese
nicht unter dem Bilde Quadrat und Rechteck enthalten sein,
welche
bei der Quadratwurzelausziehung eben auf jene Begriffe geführt hatten?
**) Siehe die ausführliche Darstellung bei Zeller, Gesch d. Philos.,
I. Th, p. 285 ff.
Page 25
View in PDF(opens in a new window)Anschauungen zur That zu machen; jeder Egoismus sollte
schweigen, jede individuelle Leistung der Schule als Ganzes
zu Gute kommen. So erklirt es sich, wie es unmiglich ist,
die Entwickelung der Lehre innerhalb der Schule zu verfolgen, zu trennen, was dem Meister und was seinen Schiilern
zukommt; und es begreift sich, wie die tieferen mathematischen Theorieen, welche in der Schule behandelt wurden,
nur geringe Verbreitung ausserhalb derselben fanden, auch
ohne dass wir, der Ueberlieferung späterer Schriftsteller
folgend, ein eigentliches Geliibde des Schweigens anzunehmen
brauchen.
Die Mathematiker im 5. Jahrhundert,
Jene corporative Verfassung der Schule war von ihrem
Gründer zugleich dazu bestimmt, seine politisch-ethischen
Ideen in den Republiken Grossgriechenlands zu verkörpern;
eben hieran aber scheiterte dieser eigenthümliche Versuch,
orientalische Einrichtungen auf hellenischen Boden zu übertragen. Bald nach dem Tode des Stifters durchzog ganz
Unteritalien eine stark demokratische Strömung, die allenthalben in blutigen Revolutionen die Aristokratie und mit
ihr die pythagoreischen Gemeinschaften niederwarf, vernichtete und aus dem Lande vertrieb. So finden wir in der
Mitte des 5. Jahrhunderts in allen Ländern griechischer
Zunge versprengte Pythagoriker, welche nun, jenen eigenthiimlichen corporativen Einflüssen entzogen,
mit ihrem
Wissen ebenso frei schalteten als andere Philosophen. Von
dieser Zeit an erst fand die Mathematik in Griechenland
allgemeinere Verbreitung; das erste Lehrbuch der Elemente
der Geometrie ist in dieser Zeit von einem Pythagoriker,
Hippokrates aus Chios, geschrieben*), der, wie es scheint,
zuerst in Athen, der Stadt, die von nun an eine Zeit lang
der Mittelpunct mathematischen Lebens sein sollte, Geometrie vorgetragen hat.
Das Glück hat es gewollt, dass uns ziemlich umfangreiche Stücke einer mathematischen Abhandlung dieses Hippokrates**) aufbewahrt sind, welche uns eine Vorstellung von
*) Eudemus bei Prokl. p. 19. ed. Basil.
**) Aus Eudemus in Simplic. Comm, in Arist. Phys. (Venedig 1626)
Page 26
View in PDF(opens in a new window)dem Stande der Geometrie in der Mitte des 5. Jahrhunderts
geben können.
Da zeigt sich denn zunächst die höchst tiberraschende
Thatsache, dass dieses älteste Fragment griechischer Geometrie, welches 150 Jahre älter als die Elemente Euklid's
ist, bereits den durch letztere typisch fixirten Charakter
trägt, welcher der Geometrie der Griechen so eigenthümlich
ist. Dahin gehört vor Allem die äusserste Sorgfalt in der
Construction der Figur, die keinen Schritt vorwärts thut,
ohne ausdrücklich, durch oft langwierige und meist unerquickliche Schlussreihen zu zeigen, dass er auch immer möglich ist, dass sich gewisse Linien wirklich schneiden, die
eine Strecke in der That länger als jene andere ist u. s. w.
Um ein Beispiel davon zu geben, in welchem Grade schon
in dieser frühen Zeit die unmittelbare geometrische Anschauung
ignorirt wurde, bemerke ich z. B.: Hippokrates glaubt den
Satz, dass um ein Trapez, welches aus einem gleichschenkligen Dreiecke durch eine Parallele mit der Basis abgeschnitten wird, ein Kreis beschrieben werden kann, durch eine
umständliche Betrachtung congruenter Dreiecke beweisen
zu müssen. Es hängt hiemit eine andere Eigenthümlichkeit
der griechischen Geometer eng zusammen: der Mangel an
allgemeinen Principien und leitenden Ideen in der Darstellung; die Sätze, welche in dem interessanten Fragmente
entwickelt werden, sind, wie sich zeigen lässt, offenbar aus
einem und demselben Grundgedanken hervorgegangen; anstatt nun diesen anzudeuten und so das Verständniss des
Wesens der Sätze zu erleichtern, scheint der alte Geometer
fast absichtlich jede Spur eines Zusammenhanges verwischt
zu haben und stellt also jene Sätze neben einander, als ob
sie aus den Wolken gefallen seien.
Mit dieser Zerstückelung des Gedankens in seine kleinsten
Bestandtheile hingen dann aber die charakteristischen Vorzüge der griechischen geometrischen Methode eng zusammen:
die genaue Erkenntniss der Bedingungen eines Theorems,
die Strenge der Schlussfolgerung, die Sicherheit des Resultates,
fol. 12 ff. Bretschneider hat sich das Verdienst erworben, den verdorbenen
Text zu emendiren und die Figuren hinzuzufügen. (Geom. vor Eukl.
- p. 10-121.)
Page 27
View in PDF(opens in a new window)und in allen diesen Beziehungen gibt Hippokrates den
späteren klassischen Geometern nichts nach. Das einzige,
worin er sich von ihnen unterscheidet, ist die etwas geloekerte Form, die noch nicht die Euklidische feierliche
Gliederung eines Satzes kennt, sondern Construction und
Beweis in Eins verflechtend, die Bedingungen des Theoremes
nach einander, wo es nöthig wird, einführend, den Lehrsatz
selbst bald zuerst, bald zuletzt beibringend, die später sogenannte synthetische und analytische Methode noch ungetrennt anwendet.
|
Was nun den Umfang des mathematischen Wissens jener
Zeit betrifft, so können wir ihn aus einem Fragment einer
speciellen Abhandlung nicht völlig ermessen. Doch finden
wir bei Hippokrates zum ersten Male die Lehre von der
Aehnlichkeit der Figuren in ihren Anfängen. Aus der
Gleichheit der Winkel an der Grundlinie zweier gleichschenkligen Dreiecke wird auf Proportionalität der Seiten
geschlossen. Ob aber damals schon die Bedingungen der
Aehnlichkeit ungleichseitiger Dreiecke bekannt waren, lässt
sich nicht ausmachen.
Die Lehre von der Aehnlichkeit erforderte die Uebertragung der Proportionen von den Zahlen, auf welche
man sie bis dahin bezog, zu den Grössen. Uns Neueren
scheint dies leicht genug; man leitet die Gesetze fiir die
Proportionen an Zahlen ab und überträgt sie ohne Weiteres
auf Grössen, indem man incommensurabele Grössen zwischen
benachbarte rationale Zahlen einschliesst und so allmählich
dazu gelangt, aus der ihrer Natur nach discreten Zahlenreihe eine stetige Reihe zu erzeugen.
Wenn auch nicht geläugnet werden kann, dass in dieser
Erzeugung des Stetigen aus dem Unstetigen ein gewisser
unnatürlicher Zwang und ein innerer, im Begriffe des Unendlichkleinen besonders hervortretender Widerspruch liegt *),
so gehört doch diese Idee der stetigen Zahlenreihe, der Zahlgrösse, wie ich es nenne, zu den wichtigsten Errungenschaften der neueren Mathematik gegenüber dem gesammten
*) S. meine Vorl. üb. d. complexen Zahlen (Leipzig 1864). p. 46
und 65.
Hankel, Gesch. d. Mathem.
Page 28
View in PDF(opens in a new window)Alterthume, dem, so weit wir es kennen, die beiden Begriffe
der Zahl und der Grösse völlig getrennt neben einander
standen. In Euklid’s Satze: ,,Incommensurabele Grössen
verhalten sich nicht wie Zahlen zu einander“ kommt diese
Kluft in ihrer ganzen Schärfe zum Vorschein.
So stützt sich denn auch bei Euklid die Lehre von den
Proportionen der Grössen nirgends auf die von den Proportionen der Zahlen (XIII, def. 20), hat vielmehr ihre eigene
Definition (V, def. 5): „Grössen a, b, c, d sind in einerlei
Verhältniss, wenn bei Vergleichung eines jeden Gleichvielfachen von a und c mit einem jeden Gleichvielfachen von
b und d es sich jedesmal findet, dass, wenn das Vielfache
von a grösser oder gleich oder kleiner als das Vielfache von
b ist, alsdann auch das Vielfache von c grösser oder gleich
oder kleiner als das Vielfache von d ist“; und auf dieser
wird nun in geistreicher Weise die Lehre von den Proportionen der Grössen und der Aehnlichkeit der Figuren selbst-
. ständig aufgebaut.
Wir werden sehen, dass diese Methode nicht erst von
Euklid geschaffen, sondern schon in der Platonischen Schule
üblich war. Auch können wir nicht annehmen, dass im
5. Jahrhundert etwa unsere heutige Art und Weise, die
Proportionslehre zu begründen, angewendet worden sei, da
es nicht glaublich wäre, dass nachher diese so viel einfachere Methode verlassen und die Idee der stetigen Zahlenreihe aufgegeben worden sei. Man wird daher nicht umhin
können, dem 5. Jahrhundert die ersten Schritte auf dieser
Bahn zuzuschreiben, die das ganze Alterthum nicht wieder
verlassen hat; und diese Vermuthung wird nicht wenig dadurch bestätigt, dass die Griechen, denen es niemals gelungen ist, den Begriff der Zahl mit dem der Länge zu
vereinigen, in jener Zeit selbst die verschiedenen Arten von
Grössen nicht unter Einen Begriff zu fassen wussten. Denn
es wird uns authentisch berichtet*): ‚Der Satz, dass die
Glieder einer Proportion sich vertauschen lassen, wurde ehemals für Zahlen, Linien, Körper, Zeit besonders bewiesen,
obgleich es möglich ist, dasselbe von allen durch Einen
*) Aristot, An. post. I, 5. 74, a. 17.
Page 29
View in PDF(opens in a new window)Beweis zu zeigen. Weil man aber keinen gemeinschaftlichen
Namen hatte, worunter alles dies begriffen werden kann,
Zahl, Länge, Körper, Zeit, und weil hier von einander
verschiedene Arten gegeben sind, so nahm man jede besonders.“ So schwer werden Verallgemeinerungen in der
Wissenschaft errungen!
Eine neue Erwerbung des 5. Jahrhunderts sind ferner
Sätze vom Kreise, von denen bei den älteren Pythagorikern
noch keine Spur zu entdecken ist. Hippokrates betrachtet
schon als ‚ähnliche‘ Kreissegmente solche, welche den
gleichvielten Theil eines Kreises einnehmen und daher ähnliche eingeschriebene gleichschenklige Dreiecke haben. Ihm
selbst verdankt man wahrscheinlich den Satz, dass sie sich
wie die Quadrate ihrer Sehnen, also Kreisflächen, wie die
Quadrate ihrer Durchmesser verhalten. Der schöne Satz
dagegen, dass die Peripheriewinkel über demselben Bogen
constant gleich dem halben Centriwinkel sind, war ihm entschieden unbekannt, von anderen Sätzen, deren spätere Erfindung historisch überliefert ist, zu geschweigen.
Die Quadratur des Kreises und die Exhaustionsmethode.
Die besprochene Schrift des Hippokrates ist hervorgegangen aus der Beschäftigung mit dem Probleme der
Quadratur des Kreises, welches im Verein mit noch
zwei anderen Problemen das Interesse der gelehrten Kreise
Athen’s fast ein Jahrhundert lang vorzugsweise auf sich
zog. Dass es überhaupt gestellt werden konnte, setzt voraus,
dass man mit der Flächenbestimmung des Dreiecks und der
Verwandlung aller geradlinig begrenzten Flächen in Quadrate
völlig im Reinen war. Nun galt es eben, den einfachsten
krummlinigen Flächenraum mit einem Quadrate zu vergleichen. Aber wie die Sache anfangen? Man wandte das
Problem hin und her, Anaxagoras*) vertrieb sich (um
440) den Kummer über seine Gefängnisshaft mit Speculationen über -diese Aufgabe, ohne sie angreifen zu können.
Die Sophisten, deren Blüthezeit mit dem Aufkommen
dieses Problems zusammen fällt, warfen sich auf dasselbe.
*) Plutarch. de exil. ce. 17.
Page 30
View in PDF(opens in a new window)—
Einige hatten von cyklischen Zahlen gehört (die Arithmetiker nannten diejenigen, wie 5 oder 6, deren Quadrate 25
oder 36 wieder auf dieselben Zahlen endigten, cyklisch),
und ‚‚nun glaubten sie, dass sie die Quadratur des Cyklus
in Grössenmaass gefunden hätten, wenn sie eine cyklische
Quadratzahl nachwiesen“. Leider können wir nicht annehmen, dass diese Lösung der Quadratur des Kreises nur
ein Scherz gewesen sei, *)
Andere Sophisten werden behauptet haben, die Quadratur sei überhaupt nicht zu finden; denn wie könne man
Krummes und Gerades, da es doch entgegengesetzt und
qualitativ verschieden sei, mit einander vergleichen? und
wiesen durch solche lustige geistreiche Speculationen, wie
es auch wohl heute noch geschieht, ein für sie zu tiefes
Problem zurück. Andere wieder werden bemerkt haben,
dass eben ein Kreis doch sicherlich eine ganz bestimmte
Fläche hat, die sich der Schmied mit Gold bezahlen lässt,
wenn er einen kreisrunden Schild liefert. Ein Sophist aber,
Antiphon, machte seinem Stande Ehre, indem er bemerkte:
Wenn man einem Kreise ein Quadrat einbeschriebe, über
den Seiten desselben gleichschenklige Dreiecke und somit
ein Achteck, dann über dessen Seiten ein Sechszehneck
einbeschriebe ‚und dies immerfort wiederholte, bis dadurch
der Kreis völlig erschöpft würde, so würde dem Kreise ein
Vieleck einbeschriebei werden, dessen Seiten ihrer Kleinheit halber mit dem Kreisumfange zusammenfallen würden.
Nun könne man aber zu jedem Vielecke ein gleichflächiges
Quadrat construiren; folglich würde” man, da dem Kreise
ein gleichflächiges Vieleck substituirt ist, durch dessen Gleichsetzung mit dem ihm gleichen Quadrate ein dem Kreise
gleichflächiges Quadrat construiren **)“,
Wenn Antiphon
*) Bretschn. p. 106. Vielleicht ist diese Narrheit erst späteren
Datums, obgleich sie lebhaft an die Sophisten erinnert, die auch bewiesen, „dass Homer’s Poesie eine geometrische Figur sei“, weil sie
ein (Sagen-) Kreis ist. ,,c& fn xdxdogs, 6 uuxlog cya, ta Fan
oyqua.‘ Aristot. An. post. I, 12. 77, 6, 32.
#*) Bretschn. p. 101 und 125, wo mehrere gelegentliche Notizen
von Scholiasten zu Aristoteles, der vielfach von den Methoden der
Quadratur spricht, zusammengestellt sind.
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View in PDF(opens in a new window)glaubte, das Problem hiedurch gelöst zu haben, so täuschte
er sich freilich; gleichwohl hat er hiemit als der erste den
völlig richtigen Weg betreten und den Flächeninhalt eines
krummlinigen Raumes zu ermitteln versucht, indem er ihn
durch Vielecke von immer wachsender Seitenzahl zu erschöpfen (exhaurire) suchte.
Man hat aber schon damals
gegen Antiphon mit Recht bemerkt, dass, wie weit man
auch gehen möge, immer das Vieleck von dem Kreise, die
Sehne von dem Bogen verschieden sei und daher auf diese
Weise der Flächeninhalt nicht völlig genau erhalten werden
könne. Es wird dies ohne Zweifel ein sehr viele Disputationen veranlassender Streitpunct in Athen gewesen sein;
denn in eben derselben Zeit (um das Jahr 450) waren die
Fragen über die Theilbarkeit und Stetigkeit der Grössen
durch die. berühmten Beweise des Eleaten Zeno gegen die
Vielheit und die Bewegung in den Vordergrund wissenschaftlicher Beschäftigung gestellt worden. Es haben diese
Paradoxa Zeno’s, des „Erfinders der Dialektik‘, einen so
bedeutenden Einfluss auf die Entwickelung der griechischen
Geometrie gehabt, dass wir nicht umhin können, wenigstens
einige derselben hier vorzuführen.*)
Um einen Widerspruch in dem Begriffe der Bewegung
nachzuweisen, verfährt Zeno so: Ehe der bewegte Körper
am Ziel ankommen kann, muss er erst in der Mitte des:
Weges angekommen sein; ehe er in dieser ankommt, in der
Mitte seiner ersten Hälfte u. s. f. ins Unendliche. Jeder
Körper müsste daher, um von einem Puncte zu einem
anderen zu gelangen, unendlich viele Räume durchlaufen;
das Unendliche lässt sich aber in keiner gegebenen Zeit
durchlaufen. Mithin ist die Bewegung unmöglich.
Auf ähnlichem Grunde beruht der bekännte Beweis
Zeno’s, dass Achilles das Langsamste, die Schildkröte, nicht
einzuholen im Stande sei, wenn letztere irgend einen Vorsprung hat, weil er, um sie einzuholen, erst jeden der
unendlich vielen Puncte erreichen müsste, die sie vorher
einnahm.
Beide Beweise aber kommen, wie schon Aristoteles
*) S. das Nähere Zeller, Gesch, d. gr. Phil. I, 425 ff.
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View in PDF(opens in a new window)bemerkt, auf den einen Schluss hinaus: Wenn es Bewegung
gibt, so muss das Bewegte in begrenzter Zeit unendlich
- Vieles treffen; dies ist unmöglich, also gibt es keine Bewegung.
Durch denselben Schluss kann man offenbar auch die
Möglichkeit widerlegen, eine Länge fortgesetzt halbiren,
überhaupt bis ins Unendliche theilen zu können. Es ist
unmöglich, dass im Endlichen Unendlichvieles enthalten
sei, das ist der positive Satz, auf dem Zeno’s Argumente
beruhen.
Diese Schlussreihen in ihrer schneidenden Logik galt
es nun zurückzuweisen, wenn anders man die gegebene
Anschauung von dem Raume und die Wirklichkeit der Bewegung retten wollte. Eine Auskunft, auf die man verfiel,
war die, die unendliche Theilbarkeit, damit aber auch die
absolute Stetigkeit des Raumes aufzugeben und diese Grössen
als aus untheilbaren Elementen in endlicher Zahl zusammengesetzt zu betrachten. Gerade jenen ersten Zenonischen Beweis sah man als hiezu zwingend an, wie uns Aristoteles
lehrt, der noch ein Jahrhundert später eine Schrift „über
die untheilbaren Linien*)“ schrieb, um deren mathematische
und logische Unmöglichkeit darzuthun. Auch unser Antiphon liess, wie Eudemus bezeugt**), „den Grundsatz von
der unendlichen Theilbarkeit bei Seite‘ und meinte, dass
wenn man nur jene Construction der Vielecke weit genug
fortsetze, man endlich zu einem gelange, welches sich von
dem Kreise nicht mehr unterscheide, da gerade und krumme
Linien aus denselben untheilbaren Elementen zusammengesetzt seien.
Andere werden dieseatomistische Zerstückelung bekämpft
haben, indem sie sich auf die unmittelbare Anschauung beriefen, wonach jedes noch so kleine Linienstück beliebig
theilbar und auch in einem solchen noch der Unterschied
von Gerade und Krumm vorhanden ist.
Aber auch weitere philosophische Erörterungen führten
zu demselben Ziel; Plato erkannte sowohl in den Ideen als
*) eg) arodney yeauudy, de insecabilibus lineis. p. 968, a. ed.
Bekker.
#*) S. Brefschneider a. a. O. p. 102.
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View in PDF(opens in a new window)in dem sinnlich Wahrnehmbaren das Unendliche an, sowohl
nach der Seite des Kleinen als des Grossen.*) Doch war
erst des Aristoteles scharfe Dialektik im Stande, in diese
Verwirrung Licht zu bringen. Er leitete die Unmöglichkeit,
dass Stetiges aus untheilbaren Stücken zusammengesetzt
werden könne, aus dem Begriffe des Stetigen ab; „denn
stetig (ovveyés) sei ein Ding, wenn die Grenze eines jeden
zweier nächstfolgenden Theile, mit der dieselben sich berühren, Eine und die nämliche wird, und, wie es auch das
Wort bezeichnet, zusammengehalten wird“.**) Und gegen
Zeno’s erstes Paradoxon bemerkte er sehr richtig: Wir
können zwar nicht in unserem Geiste unendlich Vieles in
endlicher Zeit zählen; das Bewegte aber bewegt sich nicht
zählend; denn Zählen ist eine discrete Operation, die bei
jeder Zahl anhält und gewissermassen einen Ruhepunct
macht; das Bewegte aber hält nicht bei jedem einzelnen
_ Ruhepuncte an.***) Und ferner erwiderte er: Allerdings
durchläuft der Punct in begrenzter Zeit unendlich viele
Linientheile; aber diese Zeit enthält auch unendlich viele
Zeittheile; denn die Zeit ist ebenso unendlich theilbar, als
der Raum; wenn also in unendlich vielen Zeittheilen auch
unendlich viele Raumtheile durchlaufen werden, so hört
jedes Paradoxon auf.)
Auch über den Begriff des Unendlichen (&rsıgov) selbst
hat Aristoteles die ersten tieferen Untersuchungen angestellt.
Er findet, dass das Unendliche nur der Möglichkeit, der
Potenz nach (dvvausı) existirt, jedoch nicht so, dass es
einmal eine Verwirklichung als ein bestimmtes Unendliches
fände, welches actuell (Eveoysi«) unendlich’ wäre; sondern
es existirt nur immer in einem Entstehen und Vergehen,
und wenn auch jedesmal begrenzt, ist es doch immer und
immer wieder ein Verschiedenes.
}}) Dieses potentiell Unendliche existirt zwar so in der Zeit und dem Zählen, sowie in der Theilung der Grössen, wo das jedesmal Gesetzte
*) Aristot. Phys, 1. III. c. 4, 203, a, 9.
**) Ebd. c. 3, 227, a, 10.
***) Arist. de insec. lin. 969, a, 30.
+) Phys. VI, 2. 233, a, 21.
+1) Ebd. III, c. 6. 206, 3, 18,
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View in PDF(opens in a new window)wieder vergeht, wenn man weiter fortschreitet, nicht aber
in Bezug auf die Zunahme der Grössen.*) Denn was
potentiell sein kann, kann auch actuell sein. Da es nun
keine unbegrenzte, sinnlich wahrnehmbare Grösse gibt**),
so ist es auch nicht möglich, dass es ein Hinausgehen über
alle bestimmte Grösse gäbe; denn sonst würde es etwas
geben, was grösser wäre als das Himmelsgebäude.‘‘***)
Doch ist sich Aristoteles hiebei wohl. bewusst, wesentlich von der 'physikalischen Grösse zu handeln. Denn er
sagt: „Vielleicht ist die Untersuchung, ob das Unendliche
auch in der Mathematik und in dem Denkbaren und in
demjenigen, was keine Grösse hat, existire, eine weit allgemeinere.“+)
Sollte aber auch im Denken etwas Unendliches existiren, so folgt daraus nichts für das Wirkliche.
„Denn nicht deshalb ist etwas über die bestimmte Grösse,
weil es Jemand so denkt, sondern weil es so ist. ... Die
Grösse aber wird nicht durch Vermehrung in Gedanken
eine unendliche.“
++)
Da, wie man hieraus ersieht, selbst der grösste Dialektiker des Alterthums nicht im Stande war, alle dem Begriffe
des Unendlichen anhaftenden Dunkelheiten zu beseitigen, ja
durch eine eigenthümliche nationale Beschränktheit selbst
sich in neue Schwierigkeiten verwickelte, ist es begreiflich,
dass die griechischen Mathematiker, nachdem durch die
Paradoxien der Eleaten dies Feld einmal der Dialektik
anheimgefallen war, allen diesen Schwierigkeiten aus dem
Wege gingen, indem sie ein für allemal den Begriff der
Veränderung und Bewegung aus der Wissenschaft verbannten,
ebenso den des Unendlichen, auch des potentiell Unendlichen,
also des unendlich Wachsenden oder unendlich Abnehmenden,
den sie durch den des beliebig Grossen und Kleinen ersetzten. 7ff). Sie begnügten sich, das Axiom zu constatiren,
*) Ebd. c. 7. 207, 6, 1.
**) Ebd. c. 5, wo aus physikalischen Gründen die Unbegrenztheit
der Welt als unmöglich darzuthun versucht worden ist.
##*) Ebd. c. 7. 207, 6, 17.
+) Ebd. c. 5, 204, a, 34,
++) Ebd. c. 8, 208, a, 17.
tit) Wie Aristot. Phys. III, 7. 207, 6, 27 ausdrücklich hervorhebt,
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121
—
dass jede Grösse beliebig theilbar sei. Der Begriff des actuellen
Unendlichgrossen fand, wie schon Aristoteles’ Läugnung einer
actuellen Unendlichkeit beweist, überhaupt keine Nahrung
in dem klassisch-griechischen Geiste; er verdankt seine Entstehung erst der späteren Richtung des Geistes auf das Transscendente. In dem Begriffe des actuellen Unendlichkleinen
aber fanden sie unlösbare Widersprüche: Ein Unendlichkleines vergrössert eine Grösse nicht, wenn es zu ihr hinzutritt. „Was aber zu Anderem hinzukommend dieses nicht
vergrössert, und von ihm hinweggenommen es nicht verkleinert, ist Nichts“ — hatte schon Zeno*) gesagt; und
doch sollte das Unendlichkleine Etwas sein, insofern es mit
anderen Unendlichkleinen in bestimmtem Verhältniss stehen
sollte. Ja sie schlossen diesen Begriff ausdrücklich durch
das Axiom aus: „Wenn zwei Flächenräume ungleich sind,
so ist es möglich, den Unterschied, um welchen der kleinere
von dem grösseren übertroffen wird, so oft zu sich selbst
zu setzen, dass dadurch jeder endliche Flächenraum übértroffen wird.“**) Danach aber kann es keinen unendlich
kleinen Unterschied geben, der nach seinem Begriffe vervielfältigt niemals einen endlichen Flächenraum übertreffen
kann.
Mit welcher Vorsicht, ja uns unbegreiflicher Aengstlichkeit man in der Wahl solcher Axiome vorging, mag man
aus der Rechtfertigung ersehen, die noch mehrere Jahrhunderte später Archimedes, als er dieses Ajupa (angenommener Satz), wie er es nennt, benutzt, hinzufiigen zu
müssen glaubt: ,,Auch die früheren Geometer haben sich
dieses Lemma bedient; dass nämlich Kreise im quadratischen
Verhältnisse ihrer Durchmesser zu einander stehen u. s. w.,
ist mit seiner Hilfe dargethan worden. Nun ist aber jeder
der .angefiihrten Lehrsätze keineswegs minder annehmbar
befunden, als solche, die ohne Zuziehung jenes Lemma dargethan sind, und somit hat dasjenige, was ich jetzt darlege,
dieselbe Annehmbarkeit für sich.“
Wenn nun Archimedes jenes Lemma mit dem Satze
*) S. Zeller, a. a. O, p. 425.
**) Archim, De quadr, parabol. Praef,
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View in PDF(opens in a new window)von dem Verhältnisse der Kreisflichen in solche Verbindung
bringt, und andererseits Eudemus letzteren Satz als von
Hippokrates erfunden und bewiesen bezeugt*), so dürfen
wir auch annehmen, dass Hippokrates jenes von Archimedes
wieder aufgenommene Axiom aufgestellt habe, welches in
einer oder der anderen Form die Grundlage der Exhaustionsmethode der Alten, d. h. der Methode, durch ein- und umgeschriebene Vielecke den Inhalt einer krummlihigen Figur
zu erschöpfen, bildet. Denn diese Methode bedarf nothwendig eines solchen Grundsatzes**), um zu erweisen, dass
durch jene Vielecke die krummlinige Fläche auch in der
That erschöpft wird, d. h. dass man durch weitere Vervielfältigung der Seitenanzahl nicht nur der krummlinigen Fläche
immer näher, sondern ihr so nahe kommt, als man will.
War demnach des Hippokrates Beweis des Satzes von den
Kreisflächen richtig, wie wir nach Eudemus’ Bericht glauben
müssen, so war es in diesem zunächst seine Aufgabe nachzüweisen: Es gebe keinen noch so wenig von der Kreisfläche
K verschiedenen Flächenraum X—:, dass nicht eines jener
nach Antiphon’s Weise eingeschriebenen Vielecke zwischen
K und X—e fiele. Dazu war nöthig, nachzuweisen, dass der
Unterschied eines Vielecks vom Kreise kleiner sei, als die
Hälfte des Unterschiedes des vorhergehenden Vielecks vom
Kreise. War dies geschehen und es hat an der Figur keine
Schwierigkeit, so konnte man weiter so verfahren:
Wenn es nicht möglich wäre, durch die Vielecke der
Kreisfläche X näher zu kommen, als X—e, so verdoppele
man & so oft, dass es die Kreisfläche übertrifft, was nach
dem Grundsatze zulässig ist, und beschreibe eben so viele
Vielecke vom Quadrat an durch Verdoppelung der Seitenzahl in den Kreis. Dann ist nach Voraussetzung das letzte
mehr als & von X verschieden, das vorhergehende, nach
dem bereits Bewiesenen, um mehr als 2e, das diesem vor*) Bretschneid. p. 110.
**) Auch Euklid hat einen von jenem nicht wesentlich verschiedenen
Grundsatz implicite. Elem. I, def. 3 und 4 und XII, prop. 1. Elemente,
. V. Buch, 3. und 4, Def., den man explicite so ausdrücken könnte: Eine
Grösse kann immer so oft vervielfältigt werden, ‘dass sie jede andere
übertrifft.
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View in PDF(opens in a new window)hergehende um mehr als 46, . . und endlich das Quadrat
um mehr als jene durch wiederholte Verdoppelung von &
erhaltene Grösse. Diese.aber soll die Kreisfläche übertreffen,
und es wäre also das Quadrat um mehr als die Kreisfläche
kleiner als die Kreisfläche selbst, was unmöglich.
Also
kommen die Vielecke der Kreisfläche beliebig nahe.
Es kann nicht geläugnet werden, dass dieses Verfahren
noch etwas Unbefriedigendes hat. Der Gedanke, dass man,
wie weit man auch in der Reihe der Vielecke gehen möge,
jene Kreisfläche nie erreicht, obgleich man ihr immer näher
und ganz beliebig nahe kommt, spannt das vorstellende
Denken in dem Maasse, dass es um jeden Preis diese Lücke,
welche gleichsam zwischen der Wirklichkeit und dem Ideal
liegt, auszufüllen strebt, und psychologisch gezwungen ist,
den — unendlich kleinen oder unendlich grossen? — Schritt
zu machen und zu sagen: Der Kreis ist ein Polygon mit
unendlich vielen kleinen Seiten. Die Alten aber haben diesen
Schritt nicht gethan; so lange es griechische Geometer gab, sind
dieselben immer vor jenem Abgrunde des Unendlichen stehen
geblieben und haben niemals die Grenze der klaren Anschauung
und des völlig widerspruchsfreien Begriffes: überschritten.
Wir neueren Mathematiker pflegen nun, um zur Vergleichung von Kreisflächen zurückzukehren, sofort weiter
zu schliessen, dass, weil sich ähnliche Kreispolygone wie
die Quadrate der Durchmesser verhalten, auch die Kreise
selbst, als Polygone mit unendlich vielen Seiten, ebenso
verhalten müssen. Die griechischen Mathematiker werden
eine ähnliche Vorstellung auch im Geiste gehabt haben und
gewiss aus dem Verhältniss der Vielecke sofort mit völliger
innerer Gewissheit auf das entsprechende der Kreisflächen
geschlossen haben; indessen war diese innere Gewissheit
ibnen nicht genügend; sie strebten nach einem unangreifbaren,
logisch völlig-strengen Beweise, der hier, wo der Weg, auf
dem sich der Satz genetisch ergab, nicht unangreifbar war,
nur ein indirecter sein konnte. So findet sich denn an dieser
Stelle der Exhaustionsmethode überall ein Beweis der Unmöglichkeit, dass das constante Verhältniss der ein- oder
umbeschriebenen Vielecke von dem der betreffenden krummlinigen Flächen verschieden sei,
Page 38
View in PDF(opens in a new window)In unserem Falle kann dieser apagogische Beweis nicht
wesentlich anders [geführt werden, als ihn Euklid (Elem.
XII, 2) gibt.
Es seien r, 7’ die Radien, X, X’ die Flächen zweier
Kreise, dann ist
riır"=K:K.
Denn angenommen, es sei nicht der Fall, so sei etwa
Per = KZ,
1) Es sei Z < X’. Dann aber kann man in den Kreis
jedenfalls ein Vieleck einschreiben, dessen Fläche V’ der
Kreisfläche näher kommt als Z’. Ist dann V das entsprechende
Vieleck in X, so ist:
‘
V:V'=r
in =K:Z, V:K=V':Z.
Da nun V’ > Z’, so müsste auch V.> X, was unmöglich.
2) Es sei Z > A’. Um die Unmöglichkeit dieses Falles
zu beweisen, konnte man ihn entweder auf den vorigen reduciren, indem man ein Z < X aus
K:Z=Z:K
bestimmt und dann auf „gie FR
r'ir=Z':
genau die vorigen Schlüsse anwendete: oder konnte ihn, wie
später Euklid, mit Vielecken führen, die dem Kreise umgeschrieben sind. Denn dass bereits damals auch diese angewandt wurden, beweist der Vorschlag eines zeitgenössischen
Sophisten Bryson*), die Kreisfläche zu quadriren, indem
man sie dem Mittel der ein- und umgeschriebenen Vielecke
gleichsetzt.
War nun so bewiesen, dass weder Z’ > A’ noch Z < K
sein kann, so ist damit in aller Strenge erwiesen, dass
Z = K’ sein muss. Diese Exhaustionsmethode**) zur Ere
*) Bretschneider- p. 126.
**) Ich muss annehmen, dass diese Methode sich bereits in der
Mitte des
5. Jahrh, in ihren wesentlichen Theilen ausgebildet hatte,
Denn es gibt keinen anderen Weg, um jenen Satz des Hippokrates
streng zu beweisen, und Eudemus, der sonst die Kritik nicht scheut,
bemerkt nicht, dass Hippokrates einen Fehler bei dem Beweise begangen habe,
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View in PDF(opens in a new window)mittelung der Verhältnisse zweier krummlinigen Flächenräume X, K’, die auch ohne Schwierigkeit auf die zweier
Körperräume übertragen werden kann, besteht hienach aus
drei Theilen: I. Der Construction der ein- und umschriebenen
Vielecke V,, V'„ und der Ermittelung des constanten, d. h.
von der Seitenzahl unabhängigen Verhältnisses V, : V', — a:ß
dieser. II. Dem Nachweise, dass die Vielecke die Flächenräume X, KX’ erschöpfen. Wir haben annehmen zu müssen
geglaubt, dass der erste Nachweis ein indirecter gewesen
ist; Euklid hat mittels des allgemeinen Lehrsatzes (Elem.
X, 1), dass man durch fortgesetzte Halbirung einer Grösse
immer zu einer beliebig kleinen Grösse gelangen kann, es
möglich gemacht, diesen Nachweis in einfacheren Fällen
direct zu führen. III. Der Uebertragung des Verhältnisses
V,: V', auf die X, X, indem XK:KX=a:ß gesetzt und die Unmöglichkeit gezeigt wird, dass es anders sein könne.
Dieser Theil des Beweises ist von allen griechischen Geometern stets durch eine reductio ad absurdum geführt worden,
weil sie den zwischen den Vielecken und den krummlinigen
Flächen vermittelnden natürlichen Grenzbegriff der unendlichen Fortsetzung der Reihe der Vielecke nicht besassen
und daher einen indirecten Weg einschlagen mussten.
Es wäre nun aber möglich gewesen, diesen sich bei
jeder einzelnen Untersuchung wiederholenden Theil des Beweises ein für allemal zu erledigen, wenn man folgenden
Lehrsatz aufgestellt und auf die oben angegebene indirecte
Art bewiesen hätte:
Wenn die Glieder zweier beliebig weit fortzusetzender
Reihen von Grössen
.
Vi, Vo, Va.
Vi, Vos Va:
in dem constanten Verhältnisse:
V‚:V{= Vi Vi= Vi: Vi=..=a:$
stehen, und es kommen die V einer Grösse X, die V’ einer
Grösse X’ beliebig nahe, so ist auch
K:k’ =a: B.
Einen solchen Satz findet man aber bei den Alten nirgends. Obgleich Euklid im XII. Buche seiner Elemente fiinfmal
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View in PDF(opens in a new window)hintereinander Exhaustionen vornimmt, auf welche dieser
Lehrsatz, der den III. Theil des Beweises ganz erspart,
anwendbar wäre, so führt er doch fünfmal jene deductio ad
absurdum vollständig durch. Archimedes, der sich mit
besonderer Vorliebe und ausgezeichnetem Erfolge mit den
Problemen der Quadratur und Kubatur beschäftigte, hat die
Exhaustionsmethode auf mannigfache Weise modificiren
müssen, weil jener Euklidische Lehrsatz in seinen Aufgaben nicht ausreichte, um den II. Theil des Beweises zu
führen, aber niemals ist es ihm eingefallen, seine geschickten
Kunstgriffe zu gleichförmigen Methoden auszubilden, welche,
nachdem einmal der Faden angesponnen ist, ihn so zu sagen
selbstständig weiter abwickeln. Von einer Exhaustionsmethode zu sprechen ist sonach insofern kaum zulässig, als
die Alten niemals ihr Verfahren der Quadratur oder Kubatur
unter einem allgemeineren Gesichtspuncte, wie er etwa hier
gegeben ist, dargestellt und zu dem Range einer wissenschaftlichen Methode erhoben haben.
Um nun zum Schlusse zu der speciellen Quadratur des
Kreises zurückzukehren, so galt es, nachdem die Beziehung
der Fläche zu dem Durchmesser festgestellt war, sie zu ermitteln. Es ist wohl anzunehmen, dass dies, nachdem Antiphon und Bryson einmal den Weg gezeigt hatten, geschehen
sein wird, indem man die successiv ein- oder umgeschriebenen
Vielecke in Quadrate verwandelte. Indess werden die hiezu
nöthigen complicirten Constructionen, welche wohl die Kräfte
der Geometer jener Zeit überstiegen, bald von diesem Wege
abgeschreckt haben; wenigstens erfahren wir nichts von
weiteren Versuchen in dieser Richtung; und das Problem
numerisch und mit einer gewissen Annäherung zu lösen lag,
wie wir noch weiter sehen werden, jener Zeit ganz fern.
Erst Archimedes ging etwa 250 Jahre später auf
diese Weise vor und brachte es trotz seiner vom ganzen
Alterthum angestaunten Rechenkunst doch gur dahin, aus
den berechneten Umfängen eines ein- und eines umgeschriebenen 96-Eckes zu schliessen, dass das Verhältniss
des Umfanges zu dem Durchmesser des Kreises zwischen
3-7-und 37 läge. Andere Geometer, namentlich Apollonius,
sollen nach ihm die Annäherung weiter getrieben haben.
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View in PDF(opens in a new window)Wenn man nun auch bis auf Archimedes keinen Schritt
vorwärts zur Quadratur des Kreises zu thun vermochte, so
entdeckte doch Hippokrates bei seinen einschlägigen Untersuchungen wenigstens krummlinige begrenzte Flächenräume,
welche construirbaren geradlinigen Figuren gleich sind; und
zwar mondförmige Räume (Menisken), die von zwei über
einer Sehne stehenden Kreisbögen begrenzt sind, deren Centriwinkel sich wie 1:2 oder 1:3 oder 2:3 verhalten.*) Er
knüpfte an diese überraschenden Entdeckungen grosse Erwartungen und zeigte, dass wenn es in solcher Weise gelingen sollte, bestimmte andere Monde zu quadriren, damit
auch das Problem der Quadratur des Kreises gelöst sei. So
war wenigstens ein Weg gezeigt; freilich einer, der nie
zum Ziele geführt hat.
,
Die Platonische Schule.
(Viertes Jahrhundert.)
|
Die letzten Jahrzehnte des 5. Jahrhunderts, in denen
Athen, das jetzt auch in der Mathematik die Führerschaft
übernommen hatte, durch den peloponnesischen Krieg schwer
heimgesucht wurde, waren für die Förderung unserer Wissenschaft unfruchtbar. Ausserhalb Athens ist der einzige
namhafte Mathematiker der bekannte Demokrit (geb.
c. 470), der seine mathematischen Schriften, von denen uns
jedoch leider nur die theilweise unverständlichen Titel**)
“überliefert sind, in dieser Zeit geschrieben haben mag.
Eine neue Epoche ihres Glanzes aber beginnt mit dem
4. Jahrhundert, als sich alle mathematischen Talente jener
Zeit in der Akademie vereinigten. Platon (429—348), mit
einer umfassenden Kenntniss der Mathematik und einer bedeutenden Begabung auch für dies Gebiet reiner Speculation
ausgerüstet, theilte nicht die spiessbürgerliche Ansicht seines
Lehrers Sokrates***), „dass man Geometrie nur soweit
*) Bretschneider p. 109—121. Es ist interessant, dass diese von
Hippokrates quadrirten Menisken in der That die einzigen sind, deren
Flächenraum sich mit Hilfe von Lineal und Cirkel, also elementar construiren lassen. (Vergl, Clausen, Crelle, Journ. t. 21. p. 375.)
**) Diog. IX, 47.
+++) Diog. II, 32.
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View in PDF(opens in a new window)treiben dürfe, bis man Land mit dem Maasse austheilen
oder annehmen könne“. Er hat von den Pythagoreern, mit
denen er in Grossgriechenland und Athen viel verkehrt
hatte, nicht nur mathematisches Wissen, sondern auch die
Anschauungen von der allgemeinen realen Bedeutung der
Zahl- und Raumverhältnisse angenommen.
Die Seele der Welt ist ihrer ganzen Substanz nach in
den festen Verhältnissen des. harmonischen und astronomischen Systems getheilt*); sie begreift alle Zahlen und
Maassverhältnisse von Ewigkeit her ursprünglich in sich,
sie ist ganz Zahl und Harmonie, von ihr stammt alle Zahlenbestimmtheit und alle harmonische Gesetzlichkeit der Welt,
sie ist das mathematische Princip selbst. Die Astronomie,
wenn sie recht betrieben wird, hat die Aufgabe, diese ewigen
Ideen aus ihrer realen Erscheinung zu ergründen und so zu
der Erkenntniss der reinen Ideen vorzubereiten. Die Elemente der körperlichen Welt sind selbst nach geometrischen
Vorbildern geschaffen, die regulären Körper der Geometrie
sind ihre Formen.**). Und wie die äussere Natur, so soll
auch die menschliche Gemeinschaft in allen ihren Lebensbeziehungen nach festen arithmetischen Verhältnissen, welche
den geheimnissvollen Beziehungen der in jenen zum Ausdruck kommenden Ideen entsprechen, geordnet sein. Platon’s
Idealstaat enthält genug Beispiele solcher für uns meist unverständlicher, immer aber nach Proportionen der verschiedenen Art, durch Wurzelausziehungen und Quadrirungen
erhaltener Zahlenbestimmungen für die Eintheilung des
Staates und die Regelung des bürgerlichen Lebens.***) Die
Geometrie ist nach Platon ‚die Erkenntniss des immer
Seienden“+), wenn sie nicht um des praktischen Gebrauches
willen betrieben, sondern vom Sinnlichen in das Reich des
Gedankens übergeführt wird. Zwischen dem ewigen, unveränderlichen wahren Sein der Ideen und dem Unwirklichen, dem Nichtsein der Materie, welche nur durch eine
„Theilnahme‘“ an den Ideen in den sinnlichen Dingen ein
*) Timaeus, 35. A. ff.
*) Tim. 53. C. ff.
***) Polit. 546.
+) Polit. 527.
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View in PDF(opens in a new window)veränderliches Werden und Dasein erlangt, steht das Mathematische in der Mitte, jedoch mit einer Annäherung an das
Ideale. Und, während ihm früher die Zahlen nur ein Schema
zum Ausdruck des rein Begrifflichen sein sollten, so wurden
ihm später die Ideen selbst zu Zahlen, die sich von den
mathematischen nur dadurch unterscheiden, dass letztere aus
lauter gleichartigen Einheiten bestchen, so dass jede mit
der anderen zusammengesetzt werden kann, während dies
bei den Idealzahlen nicht der Fall ist.
*)
Wir können hier nicht auf eine nähere Darstellung
dieser vielfach an die Pythagoreischen Lehren erinnernden,
halb phantastischen Beziehungen eingehen, in die Platon das
Mathematische, also Zahl, Raum, Zeit, zu seiner Ideenlehre
setzte; wir begreifen aber, wie er bei der Eröffnung seiner
Vorträge in der Akademie (im Jahre 389) das berühmte
Wort: „Kein der Geometrie Unkundiger trete unter mein
Dach“ [undels dysmuéronros eloit@ pov tyv oréyny*)| als
Losung ausgeben konnte.
Doch war es nicht nur dies theoretische ‚ sondern auch
ein praktisches Interesse, welches sich für ihn an die Mathematik knüpfte. Er glaubte beobachtet zu haben, ‚dass die,
welche von Haus aus Mathematiker sind, sich auch in allen
anderen Kenntnissen schnell fassend zeigen; die von Natur
langsamen aber, wenn sie in der Mathematik unterrichtet
und geübt sind, sollten sie auch weiter keinen Nutzen daraus
ziehen, wenigstens darin alle gewinnen, dass sie in schneller
Fassungskraft sich selbst übertreffen“.***) Und diejenigen,
welche den praktischen Nutzen der Astronomie für die Schifffalırt, die Chronologie u. s. w. hervorhoben, verspottete er
ihrer Nüchternheit wegen: „Das aber, fügte er hinzu, ist
die Sache und nichts Geringes, jedoch schwer zu verstehen,
dass durch jede dieser Kenntnisse ein Sinn der Seele gereinigt wird und aufgeregt, der unter anderen Beschäftigungen
verloren geht und erblindet, da doch an dessen Erhaltung
mehr gelegen ist, als an tausend Augen; denn durch ihn
*) Vergl. Zeller, Gesch. d. gr. Phil. II, 1. p. 430 ff,
**) Tzetzes, Chil. VIIL, 972.
*##) Platon, Polit. 526.
Hankel, Gesch. d. Mathem.
Page 44
View in PDF(opens in a new window)allein wird die Wahrheit gesehen.“‘*) In noch höherem
Grade aber fand er diesen Nutzen bei dem Studium der
Mathematik, welche den Geist von dem Sinnlichen abziehe
und ihn fähig mache, das Ideale zu begreifen. Die „Erkenntniss der in den Gestirnen waltenden Vernunft und mathematisches Wissen‘ sind in seinem Idealstaat unentbehrliche
Erfordernisse eines jeden, der unter die Gebildeten aufgenommen sein will.
|
|
Wenn Platon damit auch im Wesentlichen nur das wiederholt, was wohl schon die Pythagoreische Schule ausgesprochen
hatte, so hat er doch dadurch sich das grosse Verdienst erworben, diese Ansichten zur thatsächlichen Geltung gebracht
und die Mathematik zu einem nothwendigen Theile der höheren
Bildung für seine und alle Folgezeit gemacht zu haben. Denn
wenn von den Schulmännern bis heute, auch in den Zeiten
des einseitigsten Humanismus, der Mathematik auf den Gelehrtenschulen überall wenigstens ein Plätzchen zugestanden
worden ist, so verdanken wir dies vor Allem der Autorität
Platon’s, dessen Behauptungen über den pädagogischen Werth
der Mathematik sich wenigstens noch in der verblassten Phrase
von ihrem ,,formalen“ Nutzen bis heute erhalten haben.
Um nun zur Akademie zurückzukehren, so hatte die
Anregung, welche Platon zu mathematischen Studien gab,
nicht allein jenen gewünschten formalen, sondern noch weit
mehr den realen Nutzen, dass die Mathematik durch die
vereinten Bestrebungen und den Wetteifer so vieler unter
Einer Leitung stehenden jungen Männer mächtig gefördert
wurde. Als Platon seine Schule eröffnete, war der Pythagoreer Archytas von Tarent (} 365) der einzige namhafte
Geometer Griechenlands. Alle anderen Männer, von denen
uns bis gegen das Ende dieses Jahrhunderts mathematische
Leistungen berichtet werden**), waren entweder Freunde
und Genossen der Akademie, wie Leodamas von Thasos,
Theaetetus von Athen, später Neoklides und dessen Schüler
Leon, der wenig älter ist, als Eudoxus von Knidos (410—357),
*) Ebd. 527.
**) S. über diese Eudemus in Prokl. Comm. p. 19 ed. Basil, oder
>retschneider p. 29, 30.
Page 45
View in PDF(opens in a new window)der Schüler des Archytas*), oder waren eigentliche Schüler
Platon’s, wie Amyklas von Heraklea, das Brüderpaar
Menaechmus und Dinostratus, Theudius von Magnesia,
Kyzikenus von Athen und etwas später Hermotimus von
Kolophon, Philippus von Mende.
Fortschritte in den Elementen.
Wir fassen nun zunächst zusammen, was diese, Gruppe
von Männern für die Förderung der zu jener Zeit bereits
in Angriff genommenen Theile der Mathematik geleistet hat.
Was zunächst die Arithmetik und allgemeine
Grössenlehre betrifft, so werden dem Platon selbst die
Lehrsätze zugeschrieben: „Zwischen zwei Quadratzahlen
fällt eine, zwischen zwei Kubikzahlen fallen zwei mittlere
Proportionalzahlen‘‘; d. h. sind a, b zwei ganze Zahlen, so
lassen sich auch x und y in den Proportionen
@:x—2:b?
dix—x:y—y:lù
immer als ganze Zahlen bestimmen. Diese Theoreme gehören
zu der ganzen Gruppe engverbundener Sätze, welche Euklid **)
im VIII. Buche seiner Elemente vorträgt, und welche somit
wohl schon den Platonikern im Wesentlichen bekannt gewesen sein werden.
Wie wir wissen (S. 100), hat Pythagoras zur Bildung
ganzzahliger rechtwinkliger Dreiecke die Formel
“gegeben, worin er jedoch a als ungerade voraussetzen
musste. Platon***) hat dieser Formel folgende zur Seite gestellt, welche von einer geraden Zahl a ausgeht:
+
deren Ableitung aus der älteren für uns zwar einfach genug
ist (wir brauchen nur letztere mit 4 zu multipliciren und 24
*) Diog. VIII, 86.
**) Nikom. Introd. arith. II, 24. 8. Eukl, Elem. VIII, 11, 12.
+) Aeltester Zeuge: Heron, rel, ed. Hultsch p. 56.
Page 46
View in PDF(opens in a new window)durch a zu ersetzen), jedoch in jener Zeit immerhin nicht
ohne Schwierigkeiten war.
Weniger der Platonischen, als der in’ Archytas noch
fortlebenden Pythagorischen Schule wird man die Weiterführung der Lehre von den Proportionen zu verdanken haben.
Zu den drei älteren Proportionen (s. S. 104) soll Archytas
und ein nicht näher bestimmbarer Pythagoriker Hippasus
noch folgende drei, aus der harmonischen hervorgegangene
erfunden haben”):
= (b — c):(a—
b)
> eb:
a:b=(b—c):(a—b)
Nach Eudemus hat Eudoxus, der Schiiler des Archytas,
diese Proportionen erfunden**), und er scheint sich mit der
wichtigsten aller Proportionen, der geometrischen, eingehend
beschäftigt zu haben; wenigstens wird uns berichtet***),
dass die eigenthümliche Behandlung, welche Euklid im
V. Buche seiner Elemente diesen Proportionen angedeihen
lässt, um rationale und irrationale Grössen gleichzeitig zu
umfassen, von Eudoxus herrühre. Hierher gehört auch die
Nachrichtf), dass erst Theaetet den allgemeinen Satz, dass
„Quadrate, welche sich nicht wie Quadratzahlen verhalten,
in Länge incommensurabele Seiten haben‘, erfunden habe.
In dem Raume dreier Dimensionen waren bis hieher
die 5 regelmässigen Körper allein Gegenstand einer wohl
nicht tief eindringenden Untersuchung gewesen, so dass
Platon sagen konnte ‚mit der Stereometrie steht es noch
lächerlich; sowohl weil kein Staat den rechten Werth darauf
legt, wird hierin nur wenig erforscht bei der Schwierigkeit
der Sache, als auch’ bedürfen die Forschenden eines Anführers, ohne den sie nicht leicht etwas entdecken werden, und
der wird sich nicht so leicht finden; und fände er sich, so
*) Jambl. comm. in Nik, arith. ed. Tennul. p. 142, 159, 163.
#*) Bretschn. p. 29.
*#*) Im sogenannten Scholium des Adelos (abgedruckt in der Ausgabe
Euclidis Elem, graece ab E. F. August. ps. II Berolini 1829. p. 329),
das Knoche (Unters. üb. d. Schol. d. Proklus. Herford, Programm von
1865, p. 10) dem Proklns zuschreibt.
7) Eb. p. 24. 8. jedoch oben p. 103.
Page 47
View in PDF(opens in a new window)wiirden ihm, wie die Sache jetzt steht, die, welche in diesen
Dingen forschen, nicht gehorchen, weil sie sich selbst zu
viel dünken“.*) Doch wagte er es, selbst die Führerschaft
zu übernehmen und der Erfolg belohnte es: Nicht allein
wurde die Theorie der regelmässigen Körper weiter gefördert**), auch die unregelmässigen einfachen Körper, das
Prisma, die Pyramide, der gerade Cylinder und Kegel wurden
untersucht. Die Sätze, dass Pyramide und Kegel der dritte
Theil eines. Prismas und Cylinders von gleicher Grundfläche
und Höhe sind .(und vielleicht auch der Satz, dass Kugeln
im kubischen Verhältnisse ihrer Radien stehen), wurden nach
Archimedes’ Bericht von Eudoxus entdeckt und mittels
des Axioms S. 121 bewiesen. ***) Auch das Problem, die
Seite eines Würfels zu finden, dessen Inhalt doppelt so gross
ist, als der eines gegebenen, das Platon bei seinen Klagen
über den niedrigen Stand der Stereometrie+) wesentlich mit
im Auge hatte, machte durch seine Anregung bedeutende
Fortschritte. Die grösste Leistung in der Stereometrie aber
war die Erfindung der Schnitte des Kegels durch seinen
Schüler Menaechmus.
Doch damit treten wir bereits in die höhere Geometrie
ein, die uns später beschäftigen soll. Zuvor jedoch noch
eine Bemerkung.
Man sieht, wie Plato selbst an der eigentlich mathematischen Arbeit sich direct nur wenig betheiligte. Der Antheil, den ihm das ganze Alterthum an den Entdeckungen
seiner Schule zuspricht, wird sich daher mehr auf die Anregungen beschränkt haben, die sein reicher, mathematisch
begabter Geist freigebig nach allen Seiten ausstreute, auf
geniale Apergus, die seine Schüler emsig verfolgten, auf
die Begeisterung und den Wetteifer, den er- unter seinen
Genossen für diese edle Wissenschaft zu erwecken wüsste.
Näher lag ihm bei seinen sonstigen Speculationen noch der
philosophische, sowohl metaphysische als logische Theil der
Mathematik. Kaum kann es bezweifelt werden, dass ihn die
*) Polit. VII, 528.
**) Durch Theaetet (Suidas s. v. Theaet.),
“*) Arch. quad. parab. praef.
+) a. a. O. zegl 19% tov xvBor avény nal ro Batovg wereyov.
Page 48
View in PDF(opens in a new window)—
Untersuchung der Methode*) und der Grundbegriffe der
Mathematik, die nicht lange nachher bei Euklid ihren Abschluss gefunden hat, beschäftigt haben muss.
Wir haben zwar gesehen, dass die Beweisführung der
griechischen Geometer bereits im 5. Jahrhundert in Bezug
auf ihre streng logische Form der späteren im Wesentlichen
gleicht, und mussten in der Exhaustionsmethode, welche
muthmasslich schon jener Zeit zufällt, ein wahres Meisterstiick feiner Logik bewundern. Doch aber kann es keinem
Zweifel unterliegen, dass diese strengen Methoden ohne
weitere Reflexion über deren Wesen aus dem eigenthümlich
hiefiir organisirten griechischen Geiste hervorgewachsen sind,
und dass man ohne Bedenken die Anschauungen der gegebenen geometrischen Objecte, des Punctes, der Linie, der
Fläche u. s. w. und deren nächstliegender Eigenschaften in
die Geometrie aufgenommen haben wird, ohne sich mit formellen Definitionen abzumühen. Denn wenn auch schon die
Pythagoriker erklärten, dass der Punct eine Einheit sei,
welche einen Ort einnehme**), dass der Punct der Einheit,
die Linie der Zweiheit, die Fläche der Dreiheit, der Körper
der Vierheit entspreche***), so war dies nicht eine eigentliche
Definition, sondern eine metaphysische Behauptung.
Ueberhaupt ist ja erst durch Sokrates im Gegensatze
*) Er liebt es, mathematische Beispiele zur Erläuterung philosophischer
Methode zu benutzen. So: Euthyph. 82 ff., Theaet. mehrmals; ferner
in der bertihmten Stelle Menon 22, deren Dunkelheit und Kiirze schon
unzählige Erklärungsversuche veranlasst hat, Der neueste Versuch dieser
Art (A. Benecke, Ueber die geometrische Hypothesis in Platon’s Menon,
Elbing 1867) scheint endlich die Schwierigkeiten in der Hauptsache gelöst zu haben, obgleich auch er noch einigen Bedenken Raum lässt.
Denn wenn die vxz0#soıg wirklich die von Benecke vermuthete überaus
einfache war, dass die Seite des Quadrates (ro yoeéov) gleich dem
Radius des Kreises sein miisse, warum driickte Platon dies in der
schwerfälligen, unnütz weitläufigen Weise aus? el uév fore voöro zò
goetor touovt@ zwelw, olov naga thy doHetoav avroö ygruunv zapdzetvavra Ëldelzeuv torovtm goet, olov dv aörò tO magautetapéevoy 7.
Und wie konnte die der Aufgabe wesentliche Bedingung, dass das an
dem Durchmesser zu beschreibende Dreieck ein rechtwinkliges, gleichschenkliges sein miisse, gänzlich unausgesprochen bleiben?
**) Prokl. Comm. ad def. 1.
#**) Ebd. def. 2,
Page 49
View in PDF(opens in a new window)zu der früheren dogmatischen Behandlung die Begriffsbildung als die Grundlage jeder Wissenschaft dargethan
worden. Dass sein Schüler Platon, auf dieser Grundlage
weiter bauend, es nicht unterlassen haben wird, die Principien der Mathematik zu untersuchen und die Definitionen
ihrer Grundbegriffe festzustellen, ist von vornherein wahrscheinlich, wird aber auch durch historische Zeugnisse unterstützt.
Wir erfahren, dass, nachdem schon Hippokrates
Elemente (oroıysi«) der Mathematik zusammengestellt hatte,
auch ein Zeitgenosse Platon’s, Leon solche schrieb, die
jene an Menge und Brauchbarkeit des Bewiesenen übertrafen;
ferner die Determination (dvogiouds) erfand, „wann ein vorgelegtes Problem möglich ist, wann unmöglich“, dass ferner
Platon’s Schüler Theudius von Magnesia „schr gute Elemente verfasste, wobei er vieles Specielle verallgemeinerte“.*)
Wenn nun Aristoteles zerstreut in seinen Schriften mathematische Definitionen als allgemein recipirte anführt und
bespricht, so kann kein Zweifel obwalten, dass diese der
Platonischen Schule entstammen. Er erzählt uns, ,,dass Platon
den Begriff des Punctes als eine geometrische Fiction (d6yua)
bekämpfte und dafür häufig ‘Anfang der Geraden? oder ‘untheilbare Linien’ gesagt habe“.**) Ferner erwähnt er, dass
man den Punct***), die Linie, die Flächef) als ‚Grenzen‘
beziehungsweise der Linie, der Fläche, des Körpers anzusehen pflege.ff) Er gibt ferner die zu seiner Zeit üblichen
Definitionen der Linie, als „einer Länge ohne Breite“ +++),
des Geraden: „Gerade ‘ist, dessen Mittleres die Grenzen
*) Eudemus bei Bretschn. p. 29, 30.
**) Met. I, 9. 992, a, 20.
»*#) Bei Arist. orıyun, bei Späteren onweiov.
+) Bei den Pythagorikern heisst die Fläche ygord, bei Aristoteles
noch éxiézedov, während dies später nur die Ebene bezeichnet. Diesen
Gebrauch und zugleich die neue Bezeichnung &rupdvera für die Fläche
soll Platon aufgebracht haben, Diog. III, 24.
+t) To uèv yee youuuns, to 0’ Enınedov, re Où oregeod qacl
zégas elvaı. Ar. Top. VI, 4. 141, b, 19. Vergl. Eukl. I, def. 3, 6; XI,
def. 2: Tgauuijs megare onusia, Emıpavelag mégata youuual, orspeod
négug émipaverc.
tft) OÙ viv yeaupyy ögıköwevor winog anlatis eivar. Top. VI, 6.
143, b, 12. Vergl. Eukl. I, def. 2:, Teeuun wijkos dmlatés.
EE en
Page 50
View in PDF(opens in a new window)verdeckt‘“*), nämlich wenn man an der Linie entlang sieht, der
Fläche, als welche „aus dem Breiten und Schmalen entstebt‘**),
des Körpers, als ,,das drei Dimensionen Habende‘‘***) u. s. w.
Wir sind berechtigt, alle diese Definitionen, von denen die
meisten später in Euklid’s Elemente’ übergegangen sind, der
Platonischen Schule, ja theilweise dem Meister selbst zuzuschreiben.
Derselben Quelle, nämlich der in dieser Schule natürlichen Verbindung philosophischer und mathematischer Speculation, entsprang auch der durch Euklid’s Elemente allgemein bekannte Gebrauch, an die Spitze der Mathematik
gewisse Grundsätze, ,,Axiome“
+), zu stellen, auf welche
man sich als ausgemachte Wahrheiten im Verlaufe der Entwickelung berufen kann, wie: „Gleiches von Gleichem abgezogen lässt Gleiches‘“‘{f) u. a. ähnliche.
Aus alledem ersehen wir, welche hohe Stufe die zu
Aristoteles’ (+ 322) Zeiten bekannten Lehrbücher der Elemerite von Leon und Theudius einnahmen und wie sie bereits
die Form derselben wesentlich fixirt hatten, welche man seitdem, ohne die Geschichte zu befragen, immer als die Erfindung Euklid’s angesehen hat. Die Elemente des Alexandriners aber haben die seiner Vorgänger so völlig verdrängt,
dass wir nicht mehr im Stande sind, die Verdienste letzterer
von seinen eigenen zu trennen.
*) To 208%, où To uécov Zmingoodei rois mégaov. Top. VI, 11.
148, b, 29. Diese wird von Prokl. Comm. ad def. 4 ausdrücklich dem
Platon zugeschrieben.
**) Ex nAdreos kol ocevod. Met. I, 9. 992, a, 12, so die „Plataniker“.
|
*%+) Zôua to Eyov rosis Övaordoeis. Top. VI, 5. 142, b, 24. Vergl.
Eukl. XI, def. 1. Zregeov gore 10 wijnog nai wlatog nal doc Éyor.
+) Ta év rois uadnuacı nalovusve oEtwuarta. Met. IV, 3. 1005,
a, 20.
-
Tt) And tav lowv isov aporgovusvar toa AsimecPot. An. post.
1,.11. 77, a, 31. Met, XI, 4. 1061, b, 17 und noch unzählige Male;
zuweilen mit dem Zusatze 1 tov touovrwr atta, so An. post. I, 11.
77, a, 31 und II, 11. 88, a, 36. Vergl. Eukl. I, ax. 2: ’Eav ano loov
ica apatgety, ta naralsınousva gory toa.
Page 51
View in PDF(opens in a new window)Die analytische Methode.
Noch nach einer andern Seite hin, als der einer wissenschaftlichen Grundlegung der Elemente, hat Platon die
Methodik der Geometer erweitert. Er zeigte ihnen in der
sog. analytischen Methode den logischen Weg zur
Forschung. *)
Das Wort „analytisch“ ist seitdem von den Philosophen **)
und Mathematikern in so mannigfaltiger Bedeutung verwendet
worden, dass es zu einer klaren Auffassung der von den
alten Geometern analytisch genannten Methode nothwendig
ist, sich ausdrücklich jede andere Bedeutung dieses Wortes
aus dem Sinn zu schlagen.
Die älteste Definition der Analysis im Gegensatz zu der bis
auf Platon allein gekannten Synthesis findet sich bei Euklid.***)
„Analysis ist die Annahme des Gesuchten als zugestanden durch die Folgerungen bis zu einem als wahr Zugestandenen.
„Synthesis aber die Annahme des Zugestandenen durch
die Folgerungen bis zu dem Erschliessen und Wahrnelimen
des Gesuchten.“
“ Diese unbestimmte Erklärung ist dann in der Schultradition constant geblieben+), und die ausführlicheren Er-
*) Dass Platon deren Erfinder sei, bezeugt Prokl. Comm, ad prop. 1
und Diog. III, 24.
**) ’4valvsıv heisst: Ein Gegebenes auf die Bestandtheile, aus denen
es zusammengesetzt ist, oder die Bedingungen, durch die es zu Stande
kommt, zurückführen. In diesem Sinne gebraucht Aristoteles dvalvev
und dvaivaıg stehend für die Zurückführung der Schlüsse auf die drei
(logischen) Schlussfiguren, und so steht dvalverr für £nteiv in der Bedeutung: untersuchen. (Zeller, Gesch. d. gr. Phil. II, 2, p. 181.) Doch
gebraucht Aristoteles jene Wörter mehrmals auch in einer dem technischen ‘Sinne der Geometer sehr nahen Bedeutung (An. post. I, 12. 77,
b, 27 und 78, a, 6. Eth. Nik. III, 5. 1112, b, 21).
*#s) Elem, XIII, 5. Vielleicht aber geht diese Definition nach Bretschneider’s scharfsinniger Vermuthung (a. a. O. p. 168) sogar bis auf
Eudoxus zurück.
+) Z. B. des Pappus, Coll. math. 1. VII am Anfang. Der erste Philosoph, bei dem sich die Unterscheidung analytischer und synthetischer
Methode in demselben Sinne zeigt, ist nach Prantl (Gesch. d. Logik,
t. I, p. 621) Alexander von Aphrodisias (um 200 n. Chr.).
Page 52
View in PDF(opens in a new window)klärungen späterer Schriftsteller haben sie kaum verständlicher gemacht. Ich habe im Folgenden versucht, das Wesen
der analytischen Methode in antikem Sinne genauer zu charakterisiren und zugleich die Bedingungen, unter welchen sie
statthaft ist, festzustellen:
Jeder Lehrsatz der Geometrie enthält eine Behauptung,
dass wenn einer gewissen Figur eine gewisse Eigenschaft4
zukommt, ihr auch nothwendig und allgemein eine andere
B zukommt, kurz, dass wenn A ist, auch B sein muss.
Findet nun neben einem solchen Satze noch ein zweiter
statt, wonach, wenn 4 nicht ist, auch B nicht ist, so kann
man beide in das eine Urtheil zusammenfassen: A ist die
hinreichende und nothwendige Bedingung für B. Da
weiter hieraus folgt, dass, wenn B ist, auch A sein muss,
so ist in diesem Falle der Lehrsatz unbedingt und allgemein umkehrbar, und jene beiden Eigenschaften 4
und B stehen daher in dem festen Verhältnisse zu einander,
dass eine die andere bedingt und beide stets gleichzeitig,
wie an einander gekettet erscheinen.
Im Falle, dass 4 nicht die nothwendige Bedingung dafür ist, dass B stattfindet, so ist der Satz: A ist B nicht
umkehrbar; es folgt aus ihm nur der Satz ,,B ist 4 oder
Nicht-4“.
In letzterem Falle werden sich alle solche Sätze befinden, bei welchen 2 eine untergeordnete, in A bereitsenthaltene Eigenschaft ist, wie man solche wohl als Hilfssätze in den Beweisen gebrauchen kann. Ein Satz dagegen,
der etwas Wesentliches aussagen, d. h. eine Wahrheit 4
mit einer anderen, nicht logisch in ihr bereits vorhandenen
verknüpfen soll, muss allgemein umkehrbar sein, wenn er
als definitiver Abschluss einer Theorie gelten soll. Ein Satz,
„Wenn 4 ist, so ist auch B‘, der nicht umkehrbar ist, weist
stets auf einen anderen umkehrbaren Satz: „Wenn 4’ ist,
so ist B“ hin, in dem jener als einfache logische Folge
enthalten ist, indem entweder 4’ eine allgemeinere Eigenschaft als 4 oder B’ eine speciellere als B bezeichnet, so
dass, während 4 eine hinreichende Bedingung des Eintrittes
von B war, A’ auch die nothwendige Bedingung des Stattfindens von B ist. Erst, wenn so das Subject 4 zu einem
Page 53
View in PDF(opens in a new window)A erweitert, das Prädicat B zu einem 5’ zusammengezogen
ist, so dass 4’, B zwei in jenem reciproken Verhältniss
einander bedingende Eigenschaften bedeuten, hat man die
volle Erkenntniss in dem betreffenden Gebiete erlangt.
Es ist hier nicht unsere Aufgabe, den Grund des unserer
Wissenschaft eigenthümlichen Vorzuges zu untersuchen, dass
wenigstens in allen ihren elementaren Gebieten dies Ziel
völlig erreicht ist und somit alle Hauptsätze allgemein umkehrbar sind, wie eine Durchsicht jedes Lehrbuches der
Elemente zeigen kann. Doch sind nicht alle Lehrsätze in
den Formen, in denen man sie zu geben pflegt, unbedingt
umkehrbar. Z. B. der Satz: „Die Spitzen aller Dreiecke
mit gemeinschaftlicher Basis, deren Winkel an der Spitze
einen constanten Werth hat, liegen auf einem Kreise‘, gestattet nicht die Umkehrung in den anderen: „Alle Dreiecke
mit gemeinschaftlicher Basis, deren Spitzen auf einem Kreise
liegen, haben denselben Winkel an der Spitze‘. Denn einerseits gilt dies nur, wenn der Kreis durch die Endpuncte
der Basis geht, andererseits nur für den auf je einer Seite
der Basis gelegenen Theil des Kreises. Fügt man aber diese
Bedingungen zu jenem Lehrsatze hinzu, so wird er allerdings und zwar unbedingt umkehrbar. Aehnlich verhält es
sich mit dem Satze: „Liegen 4, B, D, F auf einem Kreise, so
ist (unter £ den Durchschnitt von 4B und DF verstanden)
E4.EB= ED.EF“, dessen Umkehrung offenbar dadurch
bedingt ist, dass, je nachdem 4 und B auf derselben oder
der entgegengesetzten Seite von Z liegen, auch ED und EF
gleich oder entgegengesetzt gerichtet sind.
Sätze dieser Art, welche erst durch die Hinzufügung
gewisser bekannter Bedingungen, die man im Lehrsatze der
Kürze halber häufig hinweglässt, umkehrbar werden, will
ich bedingt umkehrbare nennen.
Um ein Theorem „A ist BY“ zu erweisen, wendet man
in der Regel die Synthesis an, welche darin besteht, dass
man zunächst mittels schon erwiesener Lehrsätze und anerkannter Axiome eine Reihe von Sätzen: 4 ist D, D ist Z,...
an einander fügt, bis man zu einem Prädicat F gelangt, von
dem es gilt: F ist B. Dann gibt jene Reihe sofort den
Schluss 4 ist B. — q. e. d.
Page 54
View in PDF(opens in a new window)Die Alten haben für ihre Lehrsätze oder zum Beweise
der Richtigkeit von Constructionen stets solche synthetische
Beweise gegeben, mit Ausnahme der Fälle, wo sie die
apagogische Beweisform (reductio ad absurdum) anwenden. Ist nämlich auf diese Art zu beweisen „A ist B“,
so verfährt man so: Man nimmt an: A ist Nicht-B; dann
bildet man eine synthetische Reihe von Schlüssen: Nicht-2
ist C, Cist D u. s. f., bis man zu einem Satz mit dem
Prädicate Z gelangt, welches, wenn es nun mit 4 zu dem
Satze A ist E vereinigt wird, einer ausgemachten Wahrheit
widerspricht. Daher ist unmöglich, dass 4 Nicht-2 ist, A ist
also B. q. e. d.
Diese Schlussform, welche man auch im Gegensatze zur
obigen synthetischen, als der directen, die indirecte nennt,
ist eine natürliche, wenn es sich um die Umkehrung eines
bereits erwiesenen Satzes: „Wenn B, so ist 4“ handelt und
wird in diesen Fällen, wo dann die Anwendung dieses
directen Satzes in dem apagogischen Beweise sehr vortheilhaft ist, von den Alten stets angewandt.
Unentbehrlich ist ferner den Alten diese apagogische
Beweisform in ihrer Exhaustionsmethode, und auch uns bei
einer strengen Begründung der Grenzmethode; darin aber
liegt der Beweis, dass es hier an dem organischen Begriffe
fehlt, der eine directe synthetische Ableitung gestatten würde.
Die Methode des Unendlichkleinen hat diesen vermittelnden
Begriff in dem des Unendlichen und führt eben deshalb
überall nur directe Beweise.
.
Um zu dem Beweise eines irgendwie gefundenen oder
zur Prüfung vorgelegten Lehrsatzes zu gelangen, bedienen
sich die Alten des Verfahrens, das von ihnen theoretische
Analysis genannt wurde und in Folgendem besteht.
Um zu erweisen „4 ist B“, nehmen sie diesen Satz zunächst als zugestanden an, verbinden ihn.dann mit anderen
ausgemachten Sätzen B ist C, C ist D, Dist E...u.s.f.
ziehen dies zusammen in 4 ist C, A ist D ..., bis sie zu
einem Satze 4 ist E kommen, welcher entweder falsch ist
oder ausgemachter Weise von der betreffenden Figur 4 gilt.
Im ersten Falle ist der vorgelegte Lehrsatz falsch und der
Satz „A ist Nicht-B“ richtig — wir erkennen also in der
Page 55
View in PDF(opens in a new window)reductio ad absurdum einen Fall der theoretischen Analysis.
Ist aber jener Satz ,,4 ist Z“ richtig, so wird er zu dem
synthetischen Beweise des Satzes führen, wenn wir von ,,4
ist #“ ausgehen und nun daran die Schlüsse Z ist D, D ist
C, € ist B reihen können, woraus dann „A ist B“ folgt.
Dazu ist, wie man sieht, jedoch nothwendig, dass alle in
der Analysis angewandten geometrischen Sätze unbedingt
umkehrbar sind.
.
“
Eine bei weitem grössere Bedeutung hat die problematische Analysis der Alten, welche den methodischen
Weg zur Auflösuug von Problemen zeigen soll.
Wenn es sich um die Aufgabe handelt, aus und an gegebenen Bestimmungsstücken (data) eine Figur zu construiren,
welche einem gewissen Complexe von Bedingungen genügen
soll, so ist es ‘zunächst nothwendig, letzteren so zu transformiren, dass er in eine Reihe von einzelnen Bedingungen
und solchen Relationen zwischen den gegebenen (data) und
den noch zu suchenden (quacsita) Bestandtheilen der Figur
zerfällt, die es möglich machen, mittels bekannter Constructionen letztere aus ersteren successiv zu bestimmen.
Um nun jene Transformation der Bedingungen möglich
zu machen, kann man nicht anders verfahren, als dass man
zunächst eine allen jenen Bedingungen genügende Figur
hypothetiech als gefunden und zugestanden annimmt und
nun an dieser mit allen Mitteln der Synthese, d. h. mit
Hilfslinien, Hilfsconstructionen und Hilfssätzen so lange
operirt, bis man auf zunächst Eine Relation gelangt, welche
mit bekannten Mitteln ein zwar bereits hypothetisch angenommenes, ja selbst gezeichnetes, doch in der That gesuchtes Stück der Figur aus den von vornherein gegebenen
construirbar (zoptoróv) macht. Von diesem Augenblicke an
gehört auch dieses zu den gegebenen und es muss nun
weiter eine Relation gefunden werden, die ein zweites gesuchtes Stück aus den ursprünglich gegebenen und dem neu
gefundenen zu bestimmen erlaubt. Wenn diese gefunden
ist, so gehört auch dies zweite Stück zu den gegebenen
und so hat man fortzugehen, bis alle Stücke der gesuchten
Figur gegeben, d. h. durch die ursprünglichen Data der
Figur bestimmt sind.
Page 56
View in PDF(opens in a new window)Das ist das Wesen der Analysis (resolutio) der Alten,
dieser natiirlichen Methode, eine gegebene Aufgabe zu lésen
(avaAvsıv). Um sie aber zu diesem Zwecke möglichst geschickt zu machen, musste man immer darauf bedacht sein,
ihren Gang von allem unnöthigen Ballast zu befreien. Ein
solcher aber war es, wenn man sich, wo es galt die einzelnen Bestandtheile der hypothetisch angenommenen Figur
successiv als gegeben nachzuweisen, auch immer die Constructionen vergegenwärtigen musste, durch welche dies geschehen konnte. Wenn man z. B. in der Figur der folgenden
Seite, wo die Puncte Z, D und der Kreis in ihrer Lage und
Grösse die ursprünglichen festen Data sind, erkannt hatte, dass
EB.EA=ED.EF, so konnte man weiter schliessen, dass
weil EB. EA dem Quadrate einer von Z an den Kreis gezogenen Tangente gleich ist, letztere aber, wenn Z und der
Kreis gegeben, immer construirt werden (mogioaode:) kann,
also gegeben ist, das Product ZZ. EA trotz der noch unbekannten Lage der Geraden EBA doch als gegeben angesehen werden muss; dann aber ist auch das Product ZD.EF
der Grösse nach bekannt, und wenn man ein Rechteck von
dieser Grösse an der gegebenen ZD construirt, so wird die
andere Seite EF sein; es ist also somit auch ZF der Grösse
nach und, da es in der Verlängerung der gegebenen Geraden
ED liegt, auch der Lage nach gegeben.
Es konnte nun, ohne Schaden für die Anschaulichkeit
und mit Nutzen für die Leichtigkeit der Methode, dieser
Weitläufigkeit abgeholfen werden, wenn man eine Sammlung
von Sätzen anlegte, welche ein für allemal alle diese einzelnen Schlüsse in sich vereinigten. Euklid, der grösste
Systematiker des Alterthums, hat in der That eine solche
Sammlung der am häufigsten vorkommenden Theoreme unter
dem Titel Data herausgegeben. Dieselbe enthält z. B. folgende Sätze:
prop. 93. Wenn ausserhalb eines, der Lage nach, gegebenen Kreises 4 BC ein Punct £ gegeben und von demselben eine gerade Linie EBA durch den Kreis gezogen
wird, so ist das Rechteck aus den abgeschnittenen Stücken
BE. AE gegeben.
prop. 57. Wenn ein gegebener Raum an einer gegebenen
Page 57
View in PDF(opens in a new window)geraden Linie ZD unter einem gegebenen Winkel (als
Parallelogramm) entworfen ist, so ist die andere Seite
gegeben,
aus denen sofort unsere obige Folgerung gezogen: werden
kann.
Man wird nun hienach verstehen, wie, um ein Beispiel
zu geben, ein Alter*) die Aufgabe:
„Wenn ein Kreis ABC der Lage nach und zwei Puncte
DE ausserhalb gegeben sind, so sollen von D, Z aus nach
einem Puncte B des Kreises die Linien DB, EB gezogen
und bis 4, C verlängert werden, so dass AC der DE
parallel ist“
durch folgende Analysis lösen konnte:
„Es sei geschehen
und die Tangente FA
gezogen. Da nun
ACIDE,
so ist C = CDE, aber
.
A
AA
A
AA
.
auch C= FAE, weil
FA den Kreis berührt
und 4 £ schneidet, mithin FAE = CDE, und
somit liegen ABDF
auf einem Kreise; und es ist Rechteck 4E. EB = Rechteck FE.ED.
„Es ist aber das Rechteck AE. EB gegeben, weil es
dem Quadrate der Tangente gleich ist; daher ist auch das
Rechteck FE.ED gegeben, und da ED gegeben ist, auch
FE und ebenso nach seiner Lage; es ist aber auch Z gegeben, somit auch F selbst. Von dem gegebenen Puncte
F ist aber die Gerade FA als Tangente an den nach
seiner Lage gegebenen Kreis ABC gezogen worden; also
ist FA nach Lage und Grösse gegeben, und da F gegeben
ist, auch 4. Aber es ist auch
# gegeben, und daher AZ
nach seiner Lage, ebenso wie der Kreis, so dass auch der
*) Pappus, Collect. math. VII. prop. 106 ed. Commandin.
Page 58
View in PDF(opens in a new window)Punct B gegeben wird. Ferner sind gegeben E und D,
also werden auch EB und DB der Lage nach’ gegeben sein.“
Jede einzelne Behauptung des ersten Absatzes, den ich
die ,,Transformation“ nenne, weil er synthetisch die Eigenschaften der hypothetisch gezeichneten Figur so transformirt,
bis deren eines Stück EF als gegeben erkannt wird, hätte
durch ein Citat aus den ‚‚Elementen‘ unterstützt werden
können, jede Behauptung des letzten Abschnittes, der eigentlichen „Resolution“ des Problemes, durch ein Citat aus den
»Daten“ Euklid’s.
Mit dieser Analysis ist nun aber die Lösung des
Problemes noch nicht vollendet; vielmehr folgt nun überall
noch eine Synthesis (compositio), welche zunächst die
„Construction“ in strenger Ordnung, wie sie zu geschehen
hat, dann deren synthetische „Demonstration“ gibt. Die
Construction folgt im Allgemeinen, wenn sich nicht zufällig
Vereinfachungen ergeben, durchaus dem Gange des zweiten
Theiles der Analysis, der ‚Resolution‘; der Beweis aber
schlägt den umgekehrten Weg des ersten Theiles der
Analysis, der „Transformation“, ein. Da in der griechischen
Literatur zwar oft die Synthesis der Aufgaben allein, niemals aber nur die Analysis gegeben wird, so möge hier
auch naeh die Synthesis folgen:
„Es seien ein Kreis 4BC und zwei Puncte D, E gegeben, und es werde dem Quadrate der Tangente das unter
ED und einer gewissen Linie ZF enthaltene Rechteck gleich
gesetzt; dann möge von F die Tangente FA an den Kreis
ABC gezogen und 4 mit Z verbunden werden. Es werde die
Linie DB gezogen und bis C verlängert, auch A mit C verbunden. Ich behaupte, dass AC | DE sei.
„Da nämlich das Rechteck FE.ED gleich ist dem
Quadrate der Tangente und diesem auch das Rechteck
EA.EB gleich ist, wird FE.ED=AE.EB; es liegen
A
A
mithin F, A, B, D in einem Kreise. Daher FAK = BDE, aber
A
A
es ist auch FAZ = ACB, nämlich dem Winkel, welcher in
A
A
dem anderen Theile des Kreises steht; daher 4CB
und also gleiche Wechselwinkel. Daher muss nothwendig
AC der DE parallel sein.“ q. e. d.
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View in PDF(opens in a new window)Ein moderner Leser, der mit dem eigenthümlichen
Geiste der griechischen Geometrie noch nicht vertraut ist,
wird staunen über diese unnütze Mühe, den ganzen Weg,
den man in der Analysis schon mit grosser Langsamkeit
gegangen ist, in der Synthesis noch einmal rückwärts zu
durchlaufen; für ihn wird diese allein schon völlig ausgereicht
haben. Indessen ist diese Mühe doch nicht nur von dem
Standpuncte der Griechen aus, welche durch grösste Vor‘sicht und völlige logische Strenge eine unangreifbare Gewissheit zu gewinnen suchten, sondern auch von einem höheren
Standpuncte aus nicht ganz unnütz und überflüssig; es ist
in der That nicht zulässig, den Wegfall der ganzen Synthesis durch den Satz: „Jede Analysis ist umkehrbar“ zu
rechtfertigen. Denn dieser Satz ist nicht allgemein gültig.
“ Zwar der zweite Theil der Analysis, die „Resolution“,
worin nachgewiesen wird, dass alle Stücke der Figur gegeben sind, kann immer ohne Weiteres in die Construction
selbst umgesetzt werden, da eben gegeben nur das heisst,
was nach den Elementen construirt werden kann. Nicht so
aber der erste Theil, die „Transformation“, wie ich sie genannt habe; denn diese erscheint in der schliesslichen Demonstration in umgekehrter Folge. Wir wissen nun, dass nicht
alle Schlussketten, sondern nur solche logisch umkehrbar sind,
in denen ausschliesslich rein umkehrbare Sätze erscheinen.
Es ist nun aber keineswegs gewiss, dass jener erste Theil
der Analysis nur solche Sätze enthält, und zwar kann durch
zweierlei Umstände die Umkehrung verboten werden.
Es kann sich nämlich ereignen, dass gewisse Bedingungen
der Aufgabe zwar in der hypothetisch gezeichneten Figur
als erfüllt angenommen und doch gar nicht zur Bestimmung
von gesuchten Grössen verwandt worden sind. Bei complieirten Aufgaben kann sich dies leicht während der Analyse
ganz dem Sinn entziehen, und erst die Synthesis würde dann,
indem sie nicht beweisen kann, dass diese Bedingungen erfüllt
sind, bemerken, dass die Aufgabe sich selbst widersprechend,
absolut unmöglich ist. Wenn man’z..B. zu den Bedingungen der obigen Aufgabe noch die hinzugefügt hätte,
dass AC ausserdem durch einen gegebenen Punct @ hindurchgehen solle, so würde man ganz dieselbe Analysis und ConHankel, Gesch. d. Mathem,
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View in PDF(opens in a new window)struction entwickelt haben; der Beweis aber, dass die so
construirte AC durch G hindurchginge, wäre unmöglich
gewesen, weil die Aufgabe jetzt eine im Allgemeinen ihr
widersprechende Bedingung erhält.
Die Umkehrung der Transformation wird aber auch dann
unzulässig, wenn in ihr Sätze angewandt werden, die nur
bedingt umkehrbar sind. Es ist also nothwendig, bei der
Analysis bereits darauf zu achten, dass zu den Sätzen alle
Bedingungen hinzugefügt werden, die zu ihrer Umkehrung
nöthig sind, namentlich auch solche, welche einen Satz auf
gewisse Lagenverhältnisse einschränken. So könnte man
z. B. bei der Construction obiger Aufgabe die Strecke EF
statt in derselben Richtung wie ZD auch in entgegengesetzter
abtragen wollen. Durch den Punct aber, in dem die von
diesem F aus an den Kreis gelegte Tangente letzteren berührt,
geht keine der Aufgabe genügende Sehne. Dass aber die
Analysis nicht sofort die Bestimmung liefert, es müssen
ED, EF nach derselben Seite liegen, liegt einfach daran,
dass der Satz: „Wenn die Puncte 43 DF in einem Kreise
liegen, so ist EA.EB= ED.EF“ nur bedingt umkehrbar
ist (s. p. 139).
Oder ein anderes Beispiel: Wäre die Aufgabe gestellt,
ein Dreieck zu construiren, in welchem die Basis 42, der
Winkel an der Spitze und der Flächenraum gegeben ist, so
zeigt die Analysis sofort, dass seine Spitze in dem Durchschnitte des Kreises 42C, auf welchem alle Dreiecke mit
dem gegebenen Winkel liegen, und einer in gegebener Entfernung mit der Basis gezogenen Parallelen CC’ oder C,C,’
liegen. Es leuchtet aber ein, dass die
(NH
Dreiecke ACB, AC
B nicht gleichzeitig mit 4C,B, AC,
B die Aufgabe
lösen können. Die Vernachlässigung
— der nöthigen Beschränkungen dieser
1 Art führt, wie man sieht, zu Constructionen, welche entweder mit dem
j
gestellten Probleme gar nichts zu thun
haben, oder im günstigen Falle einem allgemeineren angehören, zunächst aber überflüssig und somit schädlich sind.
Endlich ist noch ein Umstand zu erwägen: Es kann
Page 61
View in PDF(opens in a new window)sich nämlich ereignen, dass die hypothetisch gezeichnete
Figur andere Lagenverhältnisse zeigt, als sie der Wahrheit
entsprechen. Es können
z. B. die Puncte ABDF,
A
C
anstatt wie in der obigen
Figur ein gewöhnliches
Viereck zu bilden, auch
einüberschlagenesgeben, DS TE IT
wiein beistehender Figur;
dann wird sich die Beweisführung in dem transformirenden Theile der Analysis
etwas ändern müssen; ja es können in der Figur Verhältnisse angenommen sein, die nicht erfüllt sind; so kann z. B.
der Punct F, den wir in der Analysis ausserhalb des Kreises
angenommen hatten, in gewissen Fällen in den Kreis fallen
und dann die Construction einer Tangente nicht ausführbar
sein, so dass also eine Modification der ganzen Analysis
nöthig wäre. Ja es könnte sein, dass die Aufgabe, deren
Lösung wir hypothetisch angenommen und in der Figur ausgedrückt haben, relativ, d.h. bei den gegebenen Grössenund Lagenverhältnissen unmöglich*) wäre, während sie bei
anderen recht wohl geometrisch möglich ist.
Auf solche Fälle nun wird man allerdings am sichersten
aufmerksam, wenn man die Construction selbst auszuführen
unternimmt und man kann dann, wenn Modificationen der
Construction nöthig sind, in dem synthetischen Beweise diesen
Rechnung tragen. Indess kann der. Nachweis, wann ein
Problem möglich ist oder nicht, auch schon bei der Analysis
selbst vollständig erledigt werden.
Jene Nachweisung pflegen die Alten unter dem Namen
des Diorismus (determinatio) am Schlusse hinter dem synthetischen Beweise hinzuzufügen, Das früheste Beispiel eines
solchen finden wir bei Platon selbst**), und Eudemus erzählt
uns, dass dessen Zeitgenosse Leon den Diorismus erfunden,
d. h. wohl zuerst genau beachtet habe.
*) In solchen Fällen, welche die Alten allerdings schlechthin unmöglich nennen, hat die Aufgabe dann anschaulich nicht darstellbare,
sondern imaginäre Lösungen.
*+) Menon, 22. d,
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View in PDF(opens in a new window)Aus allem diesem sehen wir, dass die Analysis allein,
wenn sie nicht nur vorläufig und oberflächlich, um sich
einigermassen über das Problem zu orientiren, sondern mit
Umsicht und Sorgfalt angestellt wird, zur Lösung eines
Problems, dem Beweise der Construction und Erörterung
ihrer Bedingungen vollständig ausreicht und der Synthesis
nicht bedarf. Wenn wir trotzdem in den Schriften der Alten
die Synthesis überwiegen und überall, wo eine Analysis
gegeben wird, nicht nur diese mit peinlicher Sorgfalt ausgeführt, sondern ihr auch eine vollständig durchgearbeitete
Synthesis in feierlichster Weise folgen sehen, die alles in
umgekehrter Ordnung noch einmal sagt, so können wir uns
dies nur aus der eigenthümlichen Richtung der griechischen
Mathematiker erklären, welche ihre Leser weniger in den
wissenschaftlichen Gedankengang einzuführen suchten, der
sie von selbst zu dem wahren Resultate führen musste, als
vielmehr zu der Anerkennung des Resultates mit logischer
Gewalt zu zwingen. Es muss diese Maxime der griechischen
Philosophen und Mathematiker, ihre Resultate durch einen
trockenen dogmatischen Syllogismus zu beweisen und auf
dessen formelle und recht handgreifliche Bündigkeit einen
hohen Werth zu legen, als eine allgemeine griechische Nationaleigenthümlichkeit angesehen werden, welche in der bei Gelehrten und Dilettanten früh sich kundgebenden Neigung zu
dialektischen Klopffechtereien ihr interessantes Seitenstück
hat. Denn dass nur, um ihre Wissenschaft solchen sophistischen Zänkereien zu entziehen, die Mathematiker die höheren
Theile der Geometrie mit so schwerfälligen Panzern umgeben
und sich selbst mit diesem unnützen Ballast beschwert hätten,
ist nicht zu glauben. Die Sache liegt vielmehr so, dass diese,
uns so lästige Form ihren Geisteskräften die angemessene
war; denn sie besassen mebr scharfsinnigen Verstand, um
sich auf schmalem Wege durch alle Hindernisse allmählich
hindurchzuwinden, als jenes Vermögen des Geistes, von
Einem Puncte aus ein ganzes Gebiet intuitiv zu überschauen.
Nur ein Geist, wie Platon, bei dem umgekehrt die Intuition
überwog, konnte die analytische Methode ihrer grossen
Bedeutung nach erkennen.
So verdient denn auch die Ueberlieferung der Alten,
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View in PDF(opens in a new window)dass Platon persônlich der Erfinder der Analysis sei, alles
Vertrauen. Zwar kann von einer „Erfindung“ kaum die
Rede sein bei einer Methode, welche nicht einen künstlichen,
sondern den natürlichen und einzigen Weg zeigt, um zu der
Lösung vorgelegter Aufgaben zu gelangen. Auch finden wir
in dem ältesten Fragmente griechischer Geometrie bei Hippokrates wiederholt in den schwierigeren Constructionen Anfänge analytischer Behandlung*), und so wie er müssen
auch andere Zeitgenossen unbewusst bei der Forschung selbst
vorwärts gegangen sein; denn es gibt eben keinen anderen
Weg. Das Verdienst Platon’s bestand aber darin, diesen
Weg den Geometern zum Bewusstsein gebracht, ihn als
einen eigentlich wissenschaftlichen nachgewiesen und zu einer
klaren Methode entwickelt zu haben, welche dermassen die _
wesentliche und genetische ist, dass sie in weiterem Verlaufe
der grössten und weitreichendsten Disciplin der Mathematik
selbst den Namen gegeben hat. Die griechischen Geometer
würden, wie oft sie auch bei der Lösung von Problemen
einen analytischen Gedankengang eingeschlagen hätten, bis
zuletzt bei der Synthesis allein stehen geblieben sein, hätte
nicht Platon durch seine Schule einen so mächtigen Einfluss
auf sie gewonnen. Platon aber hat durch die Aufstellung
der Analysis als wissenschaftlicher Methode gerade das geleistet, was dem Philosophen zufiel. Erinnern wir uns ferner
der Verdienste, die Platon um die Grundlegung der ersten
geometrischen Begriffe hat, so werden wir ihm, selbst abgesehen von seinen eigentlich mathematischen Leistungen,
eine bedeutende Stelle in der Geschichte unserer Wissenschaft einräumen. müssen.
7
Die Verbindung philosophischer und mathematischer
Productivität, wie wir sie ausser in Platon wohl nur noch
in Pythagoras, Descartes, Leibnitz vorfinden, hat der Mathematik immer die schönsten Früchte gebracht: Ersterem verdanken wir die wissenschaftliche Mathematik überhaupt,
Platon erfand die analytische Methode, durch welche sich
die Mathematik über den Standpunct der Elemente erhob,
Descartes schuf die analytische Geometrie, unser berühmter
*) Namentlich in $. 89 bei Bretschneider.
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View in PDF(opens in a new window)Landsmann den Infinitesimalcalcül — und eben das sind die
vier grössten Stufen in der Entwickelung der Mathematik.
Die Kegelschnitte und die Verdoppelung des Würfels.
Nicht geringer als die formalen waren die materiellen
Fortschritte, welche die griechische Mathematik innerhalb
des sich um Platon sammelnden Kreises von Geometern
machte. Nicht nur dass, wie wir gesehen haben, die bereits
in der Pythagorischen Schule ih Angriff genommenen Theile
der Mathematik weiter ausgebildet wurden; es traten überdem ganz neue Zweige hinzu, welche in der Folge als höhere
jenen gegenübergesetzt wurden, die man seitdem die ,,Elemente“ der Mathematik genannt hat.
Unter diesen neuen Zweigen ist als bei weitem der wichtigste die Lehre von den Kegelschnitten zu nennen.
Menaechmus, der Schüler des Platon und des Eudoxus,
erfand die drei Kegelschnitte*), indem er die durch Umdrehung eines spitz- oder recht- oder stumpfwinkligen gleichschenkligen Dreiecks um die Halbirungslinie jenes Winkels
entstehenden geraden Kegel durch eine Ebene schnitt, welche
senkrecht auf einer Seite des Kegels steht**). Er ‘nannte
die drei so erhaltenen Curvenarten den Schnitt des spitzwinkligen, rechtwinkligen, stumpfwinkligen Kegels; erst
Apollonius führte die Namen Ellipse, Parabel, Hyperbel ein,
nachdem er erkannt hatte, dass je nach der Lage der schneidenden Ebene aus jedem Kegel alle drei Arten erhalten
werden können. Wie weit schon in der Platonischen Schule
die Theorie der Kegelschnitte ausgebildet wurde, lässt sich
aus Mangel an Quellen nicht bestimmen; dass man die
Grössenbeziehung zwischen den Coordinaten der Puncte eines
Kegelschnittes, die wir heute als Scheitelgleichung bezeichnen,
aus seiner Definition abgeleitet haben wird, kann keinem
Zweifel unterliegen; aber was bemerkenswerth ist, auch die
Asymptotengleichung einer gleichseitigen Hyperbel kannte
Menaechmus schon,
Am Ende des vierten Jahrhunderts
*) Nach Eratosthenes bei Eutoc. Comm, in Archim. de sph. et cyl.
L. II. ed. Torelli p. 146 und bei Prokl. Comm. ad def, 4.
**) Geminus bei Eut. Comm. in Apoll. conica, ed. Halley, p. 9 und
Pappus, Coll. math. 1, VII, ad Apoll. Con.
Page 65
View in PDF(opens in a new window)war der Stoff bereits so weit angewachsen, dass Aristaeus
der Aeltere ,,Elemente der Kegelschnitte“ in fünf Büchern
schreiben konnte. *)
Durch die Kegelschnitte wurde das Gebiet der Geometrie,
welches bisher nur auf die gerade Linie und den Kreis beschränkt war, ausserordentlich erweitert, indem nun überhaupt jene Schranke durchbrochen war.
So ist bereits damals von Dinostratus**), dem Bruder
des Menaechmus, eine Curve erfunden worden, welche sowohl
das Problem der Quadratur des Kreises löst und daher den
Namen der Quadratrix erhielt, wie auch das, wie es
scheint, bereits damals aufgetauchte Problem, einen gegebenen
Winkel in drei oder überhaupt in beliebig viele Theile zu
theilen.
Die Entstehung dieser Curve ist folgende: „In ein.
Quadrat ABCD sei aus der einen Ecke 4 als Centrum mit
der Quadratseite AB als Halbmesser ein Kreisquadrant BED
beschrieben. Man lasse den Halbmesser 42 sich um 4 mit
gleichmässiger Geschwindigkeit so drehen, dass der Punct B
in einer gewissen Zeit den Bogen BD
Genau in derselben Zeit
E
a
durchläuft.
rücke die Gerade BC stets sich selbstB
parallel mit gleichmässiger Geschwindig- _
keit aus der Lage BC in die Lage AD.”
F
Dann wird der Ort des Durchschnittes
dieser Geraden mit dem sich um 4
drehenden Halbmesser eine Curve BFG 4
G
.D
liefern, welche die Quadratrix ist.‘ Liegt
demnach die Curve gezeichnet vor, so ist für einen beliebigen
Punct F, BH:BA=BE:BD. Theilt man daher die Strecke
BA in eine Anzahl gleicher Theile, errichtet in den Theilpuncten H Senkrechte, welche die Quadratrix in F schneiden,
so werden die entsprechenden Radien AF die verlangten
Winkeltheilungslinien sein. Die Quadratur des Kreises aber
wird durch diese Curve unmittelbar gegeben, indem die dem
*) Papp., Coll. math. p. 249 ed. Comm. p. 30 ed. Gerhardt.
**) Papp. Coll. math. IV. p.57. Vielleicht auch von einem gewissen
Hippias (Prokl. Comm. ad prop. 9 und vor prop. 27), der aber sicherlich
nicht der Sophist Hippias aus Elis in der Mitte des 5. Jakrhunderts ist.
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View in PDF(opens in a new window)Quadranten BED gleiche Gerade die dritte Proportionale zu
AG und AD ist.*)
Durch die Einführung dieser und vielleicht noch anderer
krummer Linien wurde man auch zu einer Eintheilung der
Curven oder „der laufenden Oerter“ (zozot Òveloörxoi), wie
man sie auch nannte, in Klassen geführt. Man unterschied
die Gerade und den Kreis als „ebene Oerter (roro émémeot) von den Kegelschnitten als „körperliche Oerter‘“
(rózou otegeo’) und setzte diesen die allgemeine Klasse der
„linearen Oerter‘ (tomo: yeaupexol) gegenüber**), die
man wohl auch nach ihrer Erzeugung ,,mechanische“ nannte.
Der Begriff des laufenden oder geometrischen Ortes
eines Punctes weist selbst schon auf eine neue Klasse von
Problemen hin, welche damals entstand. Zwar lässt jede
Eigenschaft einer Curve zugleich dieselbe als geometrischen
Ort eines sich unter gewissen Bedingungen bewegenden
Punctes erkennen und umgekehrt; und es scheint somit die
Lehre von den geometrischen Oertern von einer Theorie der
Curven selbst nicht verschieden zu sein. Indess ist doch
durch den Begriff des geometrischen Ortes ein neuer Gesichtspunct gegeben und die Frage, welches ist der geometrische
Ort unter den und den Bedingungen? wird nicht nur auf
neue, bisher noch unbekannte'Linien, sondern auch nicht
selten auf Eigenschaften von Curven führen können, die rein
als solche betrachtet ein geringeres Interesse erregt hätten
oder ganz unbeachtet geblieben wären.
Nicht wenig trug zur Belebung der geometrischen
Forschungen in dieser Zeit eine Aufgabe bei, die, obgleich
schon früher von den Mathematikern gestellt, ja von Hippokrates schon bearbeitet, erst durch folgenden eigenthümlichen
Vorfall in den Vordergrund gerückt wurde: Als einst die
Insel Delos von einer Pest befallen war, hiess das Orakel
zu Delphi den Einwohnern, dass sie, um von dieser befreit
zu werden, den Altar des Gottes „verdoppeln“ sollten. Sie
setzten darauf zwei kubische Altäre aufeinander und als das
Uebel noch nicht wich, erhielten sie auf eine erneute Frage
*) Papp. IV, prop. 26.
#*) Ebd. VII, praef. ad Apoll. loc, plan.
Page 67
View in PDF(opens in a new window)die Antwort, dass sie den Befehl, den Altar zu verdoppeln,
ohne seine Form zu ändern, nicht erfüllt hätten. Die Delier
wendeten sich, da sie dies nicht zu machen wussten, an
Platon, der ihnen lächelnd vorhielt, „der Gott scheint Euch
zu tadeln, dass Ihr so wenig Geometrie treibt“, doch aber
selbst nicht im Stande war, eine brauchbare Antwort zu
geben. *)
Das aus dieser Veranlassung als das Delische bezeichnete Problem, auf das auch ohne solche die Geometer bei
weiterem Fortschritt in der Stereometrie verfallen mussten,
besteht demnach im einfachsten Falle in der Verdoppelung
(duplicatio) des Würfels, d. h. der Bestimmung der Seite
eines Würfels, dessen Kubikinhalt = 2. Dem Leser wird .
vielleicht nichts leichter scheinen, als diese Aufgabe; denn
man braucht nur die Kubikwurzel aus 2 zu ziehen, um jene
Seite sofort zu erhalten. Aber eben, wie man dies zu thun
habe, war die Frage, welche die Alten in Verlegenheit setzte.
Von einer approximativen numerischen Bestimmung war in
jener Zeit nicht entfernt die Rede; sowohl, weil die dazu
nothwendige Rechnung die Kräfte der damaligen Rechenkunst der Griechen weit überstieg, als auch, weil eine solche
Lösung ihres approximativen Charakters wegen doch nicht
für genügend angesehen worden wäre, endlich weil die irrationalen Grössen ein fiir allemal von den Zahlen durch eine
weite Kluft getrennt erschienen und eine solche Vermengung
der Geometrie mit der Arithmetik für ganz unstatthaft galt.**)
Es gehört diese schon mehrfach hervorgehobene scharfe Trennung zweier Gebiete, deren Vereinigung das Wesen der neuen
Mathematik ist, zu den charakteristischen Eigenthümlichkeiten der klassisch-griechischen Geometrie, die trotz ihrer
Einseitigkeit und eben um ihretwegen wieder für die ge*) Nach Eratosthenes in Eut. Com. in Arch. II de sphaera et cylind.
ed. Torelli, p. 144 und Bernhardi, Fragm. Eratosth. p. 168.
**) „Man kann nicht etwas beweisen, indem man von einem anderen
Genus ausgeht, z. B, nichts Geometrisches durch Arithmetik. ... Wo
die Gegenstiinde so verschieden sind, wie Arithmetik und Geometrie, da
kann man nicht die arithmetische Beweisart auf das, was den Grössen
überhaupt zukommt, anwenden, wenn nieht die Grössen Zahlen sind,
was nur in gewissen Fallen vorkommen kann.“
75, a, 38 ff.)
(Arist, An. post. I, 7.
Page 68
View in PDF(opens in a new window)sammte Entwickelung der Mathematik von grösstem Nutzen
gewesen ist.
Um eine geometrische Lösung des Delischen Problemes
also handelte es sich. Nachdem man diese.im Raume selbst
zuerst vergeblich gesucht hatte, machte Hippokrates die
wichtige Entdeckung, dass die Verdoppelung des Würfels
oder allgemein die Aufgabe, einen Würfel von der Seite 4
im Verhältniss a : b zu vergrössern, also die Länge x aus
der Proportion:
a:x=a:b
zu bestimmen, gelöst sei, wenn man x und eine neue Unbekannte y so bestimmen könne, dass:
a:z=r:y=y:b,
also x die mittlere Proportionale zwischen a und y, y aber
- die zwischen b und x sei.*) Da nun die Bestimmung Einer
mittleren Proportionalen eine lösbare Aufgabe ist, so glaubte
man hiemit das stereometrische Problem auf ein planimetrisches reducirt zu haben und die Auffindung zweier
mittleren Proportionalen (tév dvo uEowv) ist von jetzt
ab der Zielpunct weiterer Arbeiten.
|
Zunächst stellte Platon**) folgende Betrachtung an:
Trägt man die 4 Strecken a, x, y, b, welche in obiger
Proportion stehen, auf einem rechtA
winkligen Axenkreuz um C so ab,
dass a= CA, x=CX, y — CF,
x b=CB,
4
Yy
.
so
sind die Dreiecke
ACX, XCY, PCB ähnlich, daher
ergänzen sich die Winkel bei X
zu einem rechten, ebenso die bei
Y. Umgekehrt: Kann man eine
Gerade XY so zwischen zwei Schenkel eines Axenkreuzes
legen, dass die in den Puncten X, F errichteten Perpendikel
durch 4 und B gehen, so ist die Aufgabe gelöst. Ein sehr
einfaches Instrument, bestehend aus einem Lineale, auf
welchem sich zwei darauf senkrechte Lineale verschieben
lassen, genügt daher, um mittels einigen Probirens die Auf*) Eratosthenes in Eut. Comm, ebd.
**) Eutoc. Comm. p. 135.
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View in PDF(opens in a new window)gabe zu lösen. Platon selbst*) soll ein solches angegeben haben,
welches für die. Praxis der Architecten, wenn anders diese
zur Vergrösserung ihrer Maasse in bestimmtem Verhältniss
die Lösung gebrauchten, ganz ausreichend sein mochte. Eine
sehr elegante Lösung fand Menaechmus mit Hilfe der Kegelschnitte; er bemerkte, dass die obigen Bedingungen in die
Form:
= ay, Y„—=bx
gefasst werden können. Beschreibt man daher durch € zwei
Parabeln, die eine mit dem ParaAt
meter a und der Axe AC, die andere B
le
x
mit dem Parameter b und der Axe ©
BC, so werden sich dieselben in
einem Puncte P schneiden, dessen
Coordinaten CX, C Y die verlangten
d'A
Grössen sind.
Da auch zy = ab, so kann man denselben Punct auch
erhalten als Durchschnitt einer jener Parabeln mit der
Hyperbel, deren Asymptoten CX, CY und deren Potenz
ab ist.
Eine andere merkwürdige Construction des Problemes
im Raume ‚mittels der Halbeylinder“ gab Archytas von
Tarent**), eine dritte, die uns aber nicht näher bekannt
ist, Hudoxus.***)
Sollten diese Methoden praktisch angewendet werden,
so mussten zuvor Instrumente erfunden werden, welche jene
Curven mechanisch beschreiben liessen. Es ist wohl möglich, dass, wie uns berichtet wirdf), Platon sich, obgleich
er selbst ein Instrument zur Lösung des Problems für die
Praxis erfunden haben soll, tadelnd gegen solche instrumentale (doyavıxel)und mechanische Constructionenausgesprochen
hat, ,,weil so der Vorzug der Geometrie verdorben und aufgehoben werde, sofern man sie wieder auf den sinnlichen
Standpunct zurückführe, statt sie in die Höhe zu heben und
+) Ebd. p. 141.
**) Ebd. nach Eudemus p. 148.
**) Ebd. nach Eratosthenes p. 144,
t+) Plutarch, Quaest. conviv. VIII. q. 2. c. 1, und Vit. Marcelli
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View in PDF(opens in a new window)mit ewigen und körperlosen Bildern zu beschäftigen“. Denn,
der Praxis durchaus abgeneigt, wirft Platon sogar den Mathematikern vor: „Sie reden lächerlich und nothdürftig; denn
es kommt heraus, als ob sie etwas ausrichteten und als ob
sie eines Geschäftes wegen ihren ganzen Vortrag machten,
wenn sie ‚viereckig machen‘, ‚entwerfen‘, ‚aneinandersetzen‘
und was sie sonst für Ausdrücke haben; die ganze Sache
aber wird nur der Erkenntniss wegen betrieben.‘ *)
Hievon abgesehen, so hat den grossen Philosophen bei
der: Verwerfung organischer Constructionen ein richtiges
Bewusstsein geleitet. Die Aufgaben, welche mit alleiniger
Anwendung des Lineals und des Cirkels gelöst werden
können, bilden eine ganz bestimmt abgegrenzte Gruppe,
und es ist von der grössten Wichtigkeit, bei jeder Aufgabe
die Frage eingehend zu erörtern, ob sie mit Hilfe jener
Instrumente lösbar ist, oder nicht; wie in der Algebra, ob
eine Gleichung durch Quadratwurzeln aufgelöst werden kann,
oder nicht. Wäre aber die Einführung beliebig vieler Instrumente zugelassen worden, so würden eine Menge wichtiger Untersuchungen in dieser Beziehung nicht vorgenommen
worden sein. Wir verdanken daher Platon die für die Geometrie so wichtige Beschränkung der geometrischen Instrumente auf jene zwei elementaren. Die anderen, von ihren
Erfindern oft mit Pomp angekündigten Instrumente sind
heute vergessen, da ihnen jede höhere wissenschaftliche
Bedeutung abging.**)
*) Plato, Polit. 527.
**) Von der zweiten Periode der griechischen Geometrie haben sich
unter den hinterlassenen Manuscripten des Verfassers nur Bruchstücke
vorgefunden, von denen ein grösseres, Euklid betreffend, am Schlusse
des Werkes als Anhang abgedruckt werden wird. Dagegen liess sich
ein vom Verfasser vollständig bearbeiteter Theil der arithmetischen
Periode, welcher über Diophant handelt, in den Text selbst aufnehmen.