Ставится задача вывода геометрических примитивов (поверхность, линия, точка), сравнительных характеристик их областей (объем, площадь, длина), а также определения прямой и плоскости исходя из интуитивно понятных представлений о границах областей в пространстве. При этом решается задача устранения нелепого представления классической геометрии, согласно которому линии и другие геометрические фигуры, имеющие длину, площадь, объем строятся из не имеющих размера точек.
Начало
Принимаем, что есть пространство, к которому можно применить операцию "деление", порождающую две области пространства и границу между ними:
- Постулируется пространство, как то, в чем различается все различимое в "сейчас" (время устраняется из рассмотрения).
- Утверждается, что существует операция "деление", при применении которой к пространству, образуется две области пространства так, что нечто различенное в одной области не различается в другой.
- Принимается, что операция деления порождает новую сущность "граница между областями".
Определения примитивов
Вводим базовые геометрические примитивы как границы, порождаемые делением:
- Поверхность - это граница областей в пространстве.
- Линия - это граница областей на поверхности.
- Точка - это граница областей линии.
Границы как пересечения
Отмечаем, что естественным образом границы получаются при пересечении примитивов:
- Точка может быть определена как пересечение линий.
- Линия может быть определена как пересечение поверхностей.
Эти определения эквивалентны ранее данным определениям через операцию деления и границы.
Замкнутые и открытые области
Для введения сравнительных характеристик областей геометрических примитивов необходимо определить замкнутые и открытые области (понятно, что исходное деление пространства на области можно произвести как с образованием двух равнозначных открытых областей, так двух областей, одна из которых находится внутри другой).
- Две точки на линии выделяют замкнутую область линии, которая называется отрезок.
- Линия называется замкнутой, если при пересечении ее другой линией с необходимостью возникает вторая точка пересечения.
- Поверхность называется замкнутой, если при пересечении ее другой поверхностью, границей пересечения с необходимостью является замкнутая линия.
- Область пространства называется замкнутой, если она ограничена замкнутой поверхностью.
Сравнительные характеристики
Если замкнутая область область полностью включает в себя другую замкнутую область, то можно ввести сравнительные характеристики замкнутых областей.
- Объем - это сравнительная характеристика замкнутых областей пространства (если замкнутая область пространства полностью включает в себя другую замкнутую область пространства, то мы говорим, что объем первой области больше второй); границы областей пространства - поверхности - не обладают объемом.
- Площадь поверхности - это сравнительная характеристика замкнутых областей поверхности; границы областей поверхности - линии - не имеют площади.
- Длина - это сравнительная характеристика замкнутых областей линии (отрезков); граница областей линии - точки - не имеют длины.
Прямая линия
Определение прямой линии получается через представление о минимальной длине линии между двумя точками в пространстве. Через две точки на линии можно провести неконечное число линий, принадлежащих той же поверхности, что исходная линия, и среди всех линий найдется та, отрезок которой между двумя точками будет иметь минимальную длину. Через линию, на которой расположен отрезок с минимальной длиной, можно провести неконечное число поверхностей, на каждой из них через заданные две точки провести линии, и среди всех линий на всех поверхностях найдется линия, отрезок которой будет иметь минимальную длину. Таким образом, мы находим отрезок минимальной длины уже не на линии поверхности, а между двумя точками в пространстве.
- Отрезок прямой - это отрезок линии с минимальной длиной между двумя точками в пространстве.
- Прямая линия - это линия у которой любой отрезок является отрезком прямой.
- Плоскость - это поверхность, между двумя точками которой можно провести отрезок прямой или, что равносильно, провести прямую линию.
Выводы
Таким образом, мы построили всю иерархию геометрических примитивов, начиная не с точки и прямой, как в классической геометрии, а исходя из постулирования пространства, деление которого порождает границы. Далее шаг за шагом получили определения поверхности, линии, точки, понятия объема, площади, длины, и пришли к определению прямой линии и плоскости.