Μία από τις κύριες αρετές του βιβλίου είναι η δυνατότητα που δίνει στους σύγχρονους Έλληνες να 'νιώσουν' τις μαθηματικές δημιουργίες των προγόνων τους μέσα από την πολύ γενναιόδωρη παράθεση αρχαιοελληνικών κειμένων. Τα κείμενα αυτά δεν αποδίδονται πάντα στην νεοελληνική, η κατανόηση τους διευκολύνεται όμως από την συζήτηση των σχετικών με αυτά Μαθηματικών. Και ένα από τα ωραιότερα παρατιθέμενα κείμενα είναι η διατύπωση του Γλαφυρού Θεωρήματος από τον Πρόκλο (εις Πολιτείαν 2.27, 11-16).
Το θεώρημα που ο Πρόκλος ονομάζει "γλαφυρό", αρκετούς αιώνες μετά την ανακάλυψη του από τους Πυθαγόρειους, δεν είναι δύσκολο να αποδειχθεί με πολύ στοιχειώδη γεωμετρικό τρόπο. Αυτό φαίνεται και από την απόδειξη που παρατίθεται στην σελίδα 370, και από την απόδειξη που βρήκα κατά την πρώτη σοβαρή φυλλομέτρηση του βιβλίου στις 2-4-2019 (την ημέρα δηλαδή που μου έγινε, μάλλον απρόσμενα, η πρόταση παρουσίασης του βιβλίου
): αν
τότε
(αλγεβρικοποιώντας την απόδειξη πάντοτε).[Χρειάζεται προσοχή στο τι είναι/ήταν 'αλγεβρικό' και τι 'γεωμετρικό', και αυτό άπτεται του γενικότερου ερωτήματος αν είχαν όντως φθάσει οι Πυθαγόρειοι (και το Δεύτερο Βιβλίο των Στοιχείων) στην λεγόμενη Γεωμετρική Άλγεβρα, ένα από τα κύρια θέματα του βιβλίου που δεν θίγεται εδώ.]
Σε απλή νεοελληνική το γλαφυρό θεώρημα μας λέει ότι κάθε ισοσκελές ορθογώνιο τρίγωνο πλευράς
και διαμέτρου (υποτείνουσας)
μπορεί να 'επεκταθεί' σε ισοσκελές ορθογώνιο τρίγωνο πλευράς
και διαμέτρου
. Αυτή η 'επέκταση',
, θα μπορούσε να μας δώσει την ιδέα για την δημιουργία δύο ακολουθιών
που ορίζονται αναδρομικά από τους τύπους
: αρχίζοντας 'για παράδειγμα' με
, λαμβάνουμε
,
,
, κλπ: αυτοί οι αριθμοί αποκαλούνται πλευρικοί και διαμετρικοί, αντίστοιχα. Θεωρώντας ισοσκελή τρίγωνα βάσης
και ίσων πλευρών
παρατηρούμε ότι γρήγορα αυτά τείνουν προς ισοσκελές ορθογώνιο τρίγωνο διαμέτρου
. Από μια κάπως διαφορετική σκοπιά, βλέπουμε ότι τα τρίγωνα {
} είναι ότι πλησιέστερο μπορούμε να έχουμε σε ισοσκελή ορθογώνια τρίγωνα με ακέραιες πλευρές και ακέραια διάμετρο, καθώς ισχύει η
. Σε σύγχρονη μαθηματική γλώσσα, θα λέγαμε ότι τα ζεύγη
αποτελούν λύσεις της εξίσωσης Pell, ή ότι έχουν την ιδιότητα Pell.Είχαν αποδείξει οι Πυθαγόρειοι την ιδιότητα Pell; Αυτό αποτελεί αντικείμενο διαμάχης ανάμεσα στους ειδικούς, όπως λεπτομερώς συζητούν οι συγγραφείς, που επιχειρηματολογούν, αρκετά πειστικά, υπέρ της αισιόδοξης άποψης: υποστηρίζουν συγκεκριμένα την χρήση κάποιας μορφής μαθηματικής επαγωγής με επαγωγικό βήμα βασιζόμενο στην 'Πυθαγόρεια' ισότητα
), που προκύπτει και αυτή από την Πρόταση 2.10 των Στοιχείων (και από τον αναδρομικό ορισμό των δύο ακολουθιών). [Η κρίσιμη αυτή ισότητα είχε, όπως επισημαίνουν οι συγγραφείς, διαφύγει της προσοχής του διάσημου ιστορικού των Μαθηματικών David Fowler, που τάραξε τα νερά πριν 25 χρόνια με την έκδοση του βιβλίου The Mathematics of Plato's Academy.]Μία άλλη ιδιότητα των πλευρικών και διαμετρικών αριθμών είναι η ομοιότητα των 'ανθυφαιρετικών' αναπτυγμάτων τους: προσπαθώντας να βρούμε τον μέγιστο κοινό διαιρέτη τους με τον γνωστό 'Ευκλείδειο' αλγόριθμο, και αρχίζοντας με διαίρεση του
δια του
, λαμβάνουμε τον
ως πρώτο πηλίκο και εν συνεχεία άλλα
πηλίκα ίσα προς
.'Παρόμοιο' ανθυφαιρετικό ανάπτυγμα, μη τερματιζόμενο όμως, λαμβάνουμε και όταν προσπαθήσουμε να βρούμε τον μέγιστο κοινό διαιρέτη διαμέτρου και πλευράς ισοσκελούς ορθογωνίου τριγώνου: αυτό σημαίνει, σύμφωνα με την Πρόταση 10.2 των Στοιχείων, ότι πλευρά και διάμετρος είναι 'ασύμμετρες προς άλληλες', και ότι, για παράδειγμα, ο
είναι άρρητος (ανακάλυψη της ασυμμετρίας). Πρώτος στα νεώτερα χρόνια ο G. Chrystal (1889) έδωσε γεωμετρική μορφή στην παραπάνω ανθυφαιρετική διαδικασία, δημιουργώντας μία άπειρη ακολουθία φθινόντων τετραγώνων. 130 χρόνια αργότερα, οι συγγραφείς επιχειρούν ανακατασκευή της αρχικής Πυθαγόρειας απόδειξης βασιζόμενοι σε νύξη του Πρόκλου για άπειρη ακολουθία φθινόντων γνωμόνων (εις Ευκλείδην 60, 7-12). Βεβαίως τα ανθυφαιρετικά υπόλοιπα
δεν μπορούν παρά να είναι τα ίδια και στις δύο αποδείξεις, μία 'σύνθεση' των οποίων δίνεται στο συνημμένο: εικονίζονται οι δύο πρώτοι γνώμονες, 'πάχους'
και
, αντίστοιχα, με τα
να προκύπτουν με φυσικό και γεωμετρικά όμοιο τρόπο -- και είναι ακριβώς αυτή η (αυτο-)ομοιότητα που ευθύνεται για τον μη τερματισμό της ανθυφαιρετικής διαδικασίας!Μία σύγχρονη/αλγεβρική ματιά στα ανθυφαιρετικά υπόλοιπα αποκαλύπτει ότι
, κλπ: παρατηρούμε ότι εμφανίζονται ξανά οι πλευρικοί και διαμετρικοί αριθμοί! (Αν μάλιστα χρησιμοποιήσουμε σχέσεις όπως οι
ή
λαμβάνουμε ανισότητες της μορφής
, αντίστοιχα, ήδη αρκετά καλές προσεγγίσεις του
.)[Θα μπορούσαν οι πλευρικοί και διαμετρικοί αριθμοί να είχαν ανακαλυφθεί όπως στην προηγούμενη παράγραφο; Αυτό που φαίνεται προφανές σήμερα πιθανώς δεν ήταν 'αλγεβρικά εφικτό' ΤΟΤΕ, οπότε αναρωτιέται κανείς μήπως προέκυψαν 'γλαφυρώς', κατά τον αναδρομικό αλγόριθμο που 'προτείνει' άμεσα το Γλαφυρό Θεώρημα -- υπάρχει όμως και εδώ η δυσκολία ερμήνευσης της επιλογής του πρώτου βήματος,
. Οι συγγραφείς θεωρούν πιθανότερο για τις ακολουθίες
(και τους αντίστοιχους αναδρομικούς ορισμούς) να προέκυψαν ως πεπερασμένες προσεγγίσεις στο άπειρο ανθυφαιρετικό ανάπτυγμα διαμέτρου προς πλευρά.] Το τελικό έξοχο σχόλιο προέρχεται από κάποιον ανώνυμο σχολιαστή του Ευκλείδη: τονίζεται ότι οι φυσικοί αριθμοί δεν 'διαιρούνται' επ' άπειρον αλλά είναι όλοι διαφορετικοί, ενώ τα αντίθετα συμβαίνουν με τα ευθύγραμμα τμήματα.

κλπ) του G. Chrystal από τις σελίδες 270-271 του πρώτου τόμου της
,
,
, κοκ: ξεκινώντας από ένα ισοσκελές ορθογώνιο τρίγωνο δημιουργούμε μία ακολουθία όλο και μεγαλύτερων ισοσκελών ορθογωνίων τριγώνων (στις πλευρές των οποίων εμφανίζονται ως 'συντελεστές' οι πλευρικοί και διαμετρικοί αριθμοί).
, και αναλόγως
,
,
, κοκ: ξεκινώντας και πάλι από ένα ισοσκελές ορθογώνιο τρίγωνο δημιουργούμε αυτήν την φορά μία ακολουθία όλο και μικρότερων ισοσκελών ορθογωνίων τριγώνων (στις πλευρές των οποίων εμφανίζονται και πάλι ως 'συντελεστές' οι πλευρικοί και διαμετρικοί αριθμοί).
και διαμέτρου
: δύο απλές γεωμετρικές κατασκευές δόθηκαν στο συνημμένο της αρχικής δημοσίευσης. (Ας παρατηρηθεί εδώ ότι ουσιαστικά/αρχικά δεν χρειάζεται καν το Πυθαγόρειο Θεώρημα, το οποίο επικαλούμαστε μόνο στο αλγεβρικό/τελικό βήμα
.)
και διαμέτρου
και καταλήγουμε σε (μικρότερο) ισοσκελές ορθογώνιο τρίγωνο πλευράς
και διαμέτρου
. Οι απαιτούμενες γεωμετρικές κατασκευές, αντίστοιχες αυτών που χρειάστηκαν για το 'ευθύ' γλαφυρό θεώρημα και παρουσίασα στο συνημμένο της αρχικής δημοσίευσης, είναι δυσκολότερες: στην πρώτη περίπτωση απαιτείται, νομίζω (βλ. συνημμένο), η κατασκευή ισοσκελούς τραπεζίου με τρεις πλευρές ίσες (δυνατή με κανόνα και διαβήτη αλλά όχι κατά προφανή σε μένα τρόπο, ιδίως αν δεν θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε το Πυθαγόρειο Θεώρημα), στην δεύτερη περίπτωση η κορυφή του νέου ισοσκελούς ορθογωνίου τριγώνου είναι το έγκεντρο του αρχικού τριγώνου (βλ. συνημμένο) και τα υπόλοιπα έπονται (με την επιφύλαξη ότι η έννοια του έγκεντρου ίσως και να μην ήταν γνωστή στους Πυθαγόρειους).
, και πλευρά
(άτοπο).
του 'αριθμητικού' γλαφυρού θεωρήματος αλλά η αμιγώς γεωμετρική 'Πρόκλεια' συνεπαγωγή "αν υπάρχει ισοσκελές ορθογώνιο τρίγωνο με διάμετρο
και πλευρά
". Βεβαίως στην κατασκευή/απόδειξη του Tennenbaum το Πυθαγόρειο Θεώρημα παίζει κύριο ρόλο, καθώς χρησιμοποιείται η συνεπαγωγή
(πρώτο βήμα), αντί της 'γνωμονικής'
η
(δεύτερο βήμα), κοκ]
. Όμως, όπως δείχνει και το παρόν συνημμένο, πρόκειται για δύο διαφορετικούς δρόμους: σ' αυτόν του G. Chrystal (και πιθανώς προγενέστερων αυτού που αγνοούμε, και σίγουρα μεταγενέστερων αυτού που αναφέρουν οι συγγραφείς) μία απλή (;) γεωμετρική ιδέα (κάθετος στην υποτείνουσα στο σημείο όπου 'φτάνει' η πλευρά) δημιουργεί το κρίσιμο μήκος
και ΜΗ ακέραιης διαγωνίου
!
, ενώ "παραβολή χωρίων κατ' έλλειψη" είναι 'γεωμετρική εξίσωση' της μορφής
-- αμφότερες εξετάζονται λεπτομερώς στο Κεφάλαιο 6.
στο ζεύγος
! (Στην αλγεβρική -- ή μάλλον αριθμητική -- αυτή προσέγγιση είναι και ευκολότερα ερμηνεύσιμο το πρώτο βήμα,
, "Ιδιότητα Pell"), παρατηρούμε επίσης ότι το "γραμμικώς" δεν σημαίνει υποχρεωτικά "γεωμετρικώς" αλλά μάλλον "αυστηρώς" (ότι και αν σήμαινε τότε το τελευταίο!) και καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι μέσα από μια φαινομενικά γεωμετρική απόδειξη (βασισμένη στην Δέκατη Πρόταση του Δευτέρου Βιβλίου των Στοιχείων) του φαινομενικά γεωμετρικού Γλαφυρού Θεωρήματος ... αποδεικνύεται αριθμητικά αυτό που οι Νεγρεπόντης & Φαρμάκη αποκαλούν Αριθμητικό Γλαφυρό Θεώρημα -- λέμε δηλαδή ότι εκεί που ο Πρόκλος γράφει "η διάμετρος γίνεται πλευρά και η πλευρά γίνεται διάμετρος" (μέσω των
,
, αντίστοιχα) δεν εννοεί πλέον την απλή γεωμετρική κατασκευή της παραπάνω δημοσίευσης #4 αλλά τον αλγόριθμο
(που οδηγεί από την
) ... διευκολυνόμενος τα μέγιστα από την (Πλατωνική και Πυθαγόρεια) χρήση των όρων "ρητή πλευρά" και "ρητή διάμετρος" για τα
της τετραγωνικής ρίζας του
από την
, ή μάλλον από την 'ενθαρρυντική' -- "διο και οι Πυθαγόρειοι εθάρρησαν τη μεθόδω" --
(άμεσης συνέπειας των
), όπως ας πούμε η
) ("οίον η εννέα μετά του μθ’ της του κε’ και δ’").
του τετραγώνου (πλευράς
ή
: στις δύο αυτές περιπτώσεις οι 'μυστηριώδεις' άρρητες (δηλαδή "ανείπωτες") διάμετροι είναι αντίστοιχα οι
και
, και πράγματι ισχύουν οι
και
για τα τετράγωνα των αντίστοιχων 'παρακείμενων' ρητών διαμέτρων
και
(που αντιστοιχούν στις ρητές (ακέραιες) πλευρές
).]
: ο
πηγαίνουμε στο ζεύγος
.]
και
, οπότε
: η πρώτη νύξη για το πως η
οδηγεί στην
.]
(νέα πλευρά) και ο
(νέα διάμετρος).]
: η
οδηγεί στην
.]
που κράτησε ζωντανή την μνήμη της "ρητής διαμέτρου" (που όφειλαν να εξηγήσουν στους αναγνώστες του Πλάτωνα οι σχολιαστές του αρκετούς αιώνες αργότερα)!]
[είναι διπλάσιος] του
συν
.
προκύπτει η
, πχ από τις
, από τις
προκύπτει η
που ΕΥΤΥΧΩΣ αναφέρει ο Πρόκλος, κοκ]
) και
), που έχουν ήδη παρατεθεί στην ενότητα 23 (μαζί με την παραγωγή του δεύτερου από το πρώτο).]
&
... που χρησιμοποιείται επίσης -- "δεικνύσθω δε επί των ρητών διαμέτρων αριθμητικώς......" -- στο τέλος της ενότητας 27, για την παραγωγή των πρώτων τεσσάρων ζευγών πλευρών-διαμέτρων και μετάβαση από το
στο
, από το
στο
, και από το
, μια διαδικασία που ο Πρόκλος γνωρίζει ότι μπορεί να συνεχισθεί επ' άπειρον ("και αεί ούτως" γράφει αμέσως μετά τα τέσσερα παραδείγματα, κλείνοντας την ενότητα 27).]
σε όρους αριθμητικούς) είναι παραπλήσια αυτής που χρησιμοποιείται για την παραγωγή των αριθμητικών παραδειγμάτων (
) στο τέλος της ενότητας 27 -- ας μην ξεχνάμε εδώ και την χρήση των γεωμετρικών όρων "πλευρά" και "διάμετρος" για αριθμούς, την ξεκάθαρη αναφορά του Πρόκλου (στα Σχόλια του στον Ευκλείδη) στην προσέγγιση της
μέσω της αριθμητικής εκδοχής της Πρότασης ΙΙ.10 (
)!
... και όχι απλώς η 'γεωμετρική στήριξη' συγκεκριμένων βημάτων όπως πχ από το
και το κόψουμε στα δύο, προσθέσουμε δε στο μισό του αρχικού τμήματος (μήκους
συν το τετράγωνο του
, δηλαδή
. (Αυτό που σήμερα είναι μια εύκολη γυμνασιακή άσκηση, απλούστατο πόρισμα της γνωστής αλγεβρικής ταυτότητας για το τετράγωνο άθροισματος, ήταν τότε, και για πολλούς αιώνες μετέπειτα, κάτι μεταξύ Οδύσσειας και Γολγοθά, με την απόδειξη να παραμένει πρωτίστως γεωμετρική για αρκετούς αιώνες!)]
και ίση προς αυτήν η
και ως διάμετρος της
, διπλάσια σε δύναμη [τετράγωνο] της
συν το [τετράγωνο] της
είναι διπλάσιο του [τετραγώνου] της
.
, για να αποδείξει το Γλαφυρό Θεώρημα^ δεν είναι όμως πλέον τυχαία προσθήκη η
(όπου μας σπρώχνει η γεωμετρική διατύπωση της ΙΙ.10) ή η
(όπως σίγουρα επιτρέπει η χρήση των όρων "πλευρά" και "διάμετρος" στα αριθμητικά παραδείγματα που προηγήθηκαν (ενότητα 23) και που έπονται της απόδειξης του Γλαφυρού Θεωρήματος): όπως θα δούμε, η απόδειξη ισχύει και με τις δύο ερμηνείες!]
ΚΑΙ την πρόταση ΙΙ.10,
. (Περνώντας από ευθύγραμμα τμήματα σε μήκη τμημάτων, έχουμε την 'γεωμετρικο-αλγεβρική' εκδοχή του Γλαφυρού Θεωρήματος,
και
. Αν όμως οι
και
τότε
": ΕΑΝ επιμερίσουμε (Στοιχεία ΙΙ.1), τότε έχουμε την "αν
και
και
τότε
")^ αν δεν επιμερίσουμε, τότε εχουμε επίκληση της Πρότασης V.19 των Στοιχείων (την διατύπωση της οποίας ακολουθεί το 'λήμμα' του Πρόκλου), μπερδεύονται κάπως τα πράγματα
ή
και την
(μέσω Πρότασης V.19 ή Κοινής Εννοίας 3, αντίστοιχα), στην δε αριθμητική εκδοχή του Γλαφυρού Θεωρήματος πηγαίνουμε από τις
, κλπ]
αυξηθείσα κατά την πλευρά
.
, δηλαδή
.]
.)]
, οπότε η διάμετρος
, οπότε η πλευρά
(Δεν αναφέρεται καν ότι ο
(Δεν αναφέρονται καν οι όροι "πλευρά" και "διάμετρος", ενώ και πάλι δεν είναι η πλευρά (
και ο
. (Και πάλι η πλευρά (
) και η διάμετρος (
).)]
, το δε τετράγωνο του
, που είναι κατά μία μονάδα μεγαλύτερος του διπλασίου του
]
,
. Ένα πρώτο ερώτημα που τίθεται είναι γιατί τον ενδιαφέρει αυτή η δυνατότητα: αν σκοπός ήταν όντως η προσέγγιση της τετραγωνικής ρίζας του
όντως αποτελούν όλο και καλύτερες προσεγγίσεις του
που μας δίνουν το καλύτερο δυνατόν αντί της αδύνατης
σε
, από την