أنواع الهندسة
يشتمل مجال دراسة الهندسة على عدة طرق. فقد تكون الهندسة إقليدية أو لا إقليدية انطلاقاً من المسلمات نفسها التي تستخدمها الهندسة الإقليدية ولكنها توظف طرائق جبرية لدراسة الأشكال الهندسية. أما فروع الهندسة التي لا تستخدم أساليب الجبر فتسمى هندسات تركيبية.
ويمكن تقسيم الهندسة الإقليدية إلى هندسة مستوية وهندسة مجسمة. وتختص الهندسة المستوية (الهندسة المسطحة) بدراسة الأشكال ذات البعدين مثل المستقيمات والزوايا والمثلثات والأشكال الرباعية والدوائر. أما الهندسة المجسَّمة أو الفراغية فتتعلق بدراسة الأشكال ذات البُعْد الثلاثي.
وإحدى أهم مسلمات الهندسة الإقليدية هي مسلمة التوازي لإقليدس وتُعْرف أيضاً بمسلمة إقليدس الخامسة أو بديهية التوازي، وإحدى صياغاتها هي: من نقطة لا تقع على مستقيم معلوم يمكن رسم مستقيم واحد يمر بتلك النقطة ويوازي المستقيم المعلوم.
الهندسة اللاإقليدية: هناك نوع أساسي من الهندسة اللاإقليدية يدعى الهندسة الزائدية، وفيها تستبدل بمسلمة التوازي المسلمة التالية: من نقطة لا تقع على مستقيم معلوم يمكن رسم أكثر من مستقيم يمر بتلك النقطة ويوازي المستقيم المعلوم.
وفي أحد نماذج الهندسة الزائدية يعرَّف المستوى على أنه مجموعة النقاط الواقعة داخل دائرة، ويعرف المستقيم على أنه وتر من الدائرة، وتعرف المستقيمات المتوازية على أنها المستقيمات التي لا تتقاطع. وتسمى الهندسة الزائدية أحياناً هندسة لوباتشيفسكي إذ إنها اكتشفت في بداية القرن التاسع عشر الميلادي بواسطة عالم الرياضيات الروسي نيكولاي لوباتشيفسكي. وهناك نوع أساسي آخر من الهندسة اللاإقليدية يدعى الهندسة الناقصية تستبدل فيها بمسلمة التوازي المسلمة التالية: من نقطة لا تقع على مستقيم معلوم لا يمكن رسم مستقيم لا يقاطع المستقيم المعلوم. بعبارة أخرى المستقيمات المتوازية لا وجود لها في الهندسة الناقصية.
وفي أحد نماذج الهندسة الناقصية نعرِّف المستقيم على أنه دائرة عظمى على الكرة، حيث الدائرة العظمى هي أي دائرة تنصف الكرة إلى جزأين متساويين. وكل الدوائر العظمى على الكرة تتقاطع. وتسمى الهندسة الناقصية، أيضاً، هندسة ريمان إذ إنها تطوَّرت في منتصف القرن التاسع عشر الميلادي على يد عالم الرياضيات الألماني جورج فريدريك برنارد ريمان.
الهندسة التحليلية: طريقة لدراسة الخواص الهندسية للأشكال باستخدام الوسائل الجبرية.
تستخدم الهندسة التحليلة نظاماً إحداثياً. يسمى النظام الديكارتي ويتكون من خطي أعداد متعامدين في المستوى. ويُحدَّد موقع النقاط في الأشكال الهندسية في المستوى بإعطائها إحداثيين (عددين)على خطي الأعداد س، ص. ويسمى س الإحداثي السيني وهو يحدد موقع النقطة بالنسبة لمحور س (خط الأعداد الأفقي) بينما يحدِّد ص ويسمى الإحداثي الصادي موقع النقطة بالنسبة لمحور ص (خط الأعداد الرأسي).
العرب والهندسة
لم يستطع أحد بعد إقليدس الذي دوّن علم الهندسة أن يزيد على هذا العلم شيئاً أساسياً. غير أن العرب لهم أفضال على الهندسة؛ إذ إنهم اهتموا بها حينما أهملتها الشعوب الأخرى ثم حفظوها من الضياع وناولوها الأوروبيين في زمن باكر.
برع العرب في قضايا الهندسة وشرحوها، فقد عرفوا تستطيح الكرة وألّفوا فيه ومارسوه فنقلوا الخرائط من سطح الكرة إلى السطح المستوي، ومن المسطح المستوي إلى السطح الكرويّ. ولقد كان اهتمام العرب بالناحية العملية من الهندسة أكثر من اهتمامهم بالناحية النظرية. ومن العلماء العرب الذين احتلوا منزلة كبيرة في الهندسة العالم العربي المسلم البيروني (ت440 هـ، 1048 م) ومن أشهر كتبه، كتاب استخراج الأوتار في الدائرة بخواص الخط المنحني فيها. كما استطاع غياث الدين الكاشي في القرن الخامس عشر الميلادي أن يستخرج نسبة محيط الدائرة إلى قطرها ويحسبها حساباً دقيقاً.
وممن اشتهر في علم المثلثات العالم العربي المسلم أبو عبد الله محمد بن جابر البتاني (ت317 هـ، 929 م). وهو أول من وضع جداول لظل التمام. وتبدو مكانة أبي الوفاء البوزجاني (ت388 هـ، 998 م) في المثلثات واضحة، فقد أوجد طريقة لحساب جداول الجيب، وكذلك عرف الصلات في المثلثات.
الهندسة الفراغيَّة
المتوقّع من الرياضيين والمهندسين أن يتوصّلوا إلى حساب مساحات مختلف الأجسام الصلبة واحجامها. مساحة الأجسام المستوية السطوح تساوي مجموع مساحات سطوحها. أما بالنسبة للاهرام والاسطوانات والموشورات والمخروطات والمجسّمات الاهليلجية، فالمسألة أكثر تعقيداً. إلا أنه يمكن حساب مساحاتها
واحجامها باستعمال الهندسة الفراغية، أي هندسة الاشكال ذوات الأبعاد الثلاثة
.
لا يشمل موضع الهندسة الفراغية اشكال الأجسام والمجمّعات فقط، بل يتناول أيضاً الانفعالات والقوى غير المرئية التي تخترق تلك الأجسام. فهذه الهندسة تحدّد مثلاً الشكل الواجب اعطاؤه للسدّ كي لا يهدّمه ضغط الماء، ومقدار طفو مركب ذي شكل معيّن، ومقدار ميله إذا حُمّل بطريقة غير متوازنة. أما القوى التي هي أكثر تعقيداً من الجاذبية، فأنها تثير مشاكل حلّها أكثر صعوبة.
في المضلّع المنتظم، جميع الأضلاع والزوايا متساوية، كما في المثلّث المتساوي الاضلاع والمربّع والخمّس.
برهن اقليدس على أن هنالك خمسة مجسّمات منتظمة فقط، تكون جميع سطوحها مضلّعات منتظمة متساوية: رباعي السطوح (أ)؛ المكعّب (ب)؛ المثمّن السطوح (ت)؛ ذو الاثني عشر سطحا (ث)؛ وذو العشرين سطحا (ج) . المكعّبات وحدها تتجمّع معا لملء الفراغ كلياتن.
جميع المجسّمات التي لا تحتوي على ثقوب واوجهها مسطّحة تخضع لنظرية اويلر: ق+ و= ض+ 2، حيث ق يمثّل عدد الرؤوس (القمم)، و: عدد الأوجه، ض: عدد الأضلاع. في الرباعي السطوح المثلّثية (أ) نحصل على: 4+ 4= 6+ 2. وفي المثمّن السطوح (ب) يكون معنا: 6+ 8= 12+ 2. يخضع الشكلان ت و ث للقاعدة ذاتها. هذه النظرية تثير العجب، لأنها لا تتأثر بشكل المجسّم أو حجمه.