Introduzione Quaderno n. 3
Introduzione alla geometria sugli enti algebrici semplicemente infiniti
1890-1891
Introduzione a cura di Alberto Conte
        La geometria sull'ente algebrico semplicemente infinito, fondata da Riemann 
        (Theorie der Abel'schen Functionen, 1857) si è poi sviluppata 
        secondo tre importanti indirizzi, quello funzionale che da Riemann deriva, 
        quello algebrico geometrico, opera soprattutto di Brill 
        e Nöther (Über die algebraischen Functionen und ihre 
        Anwendung in der Geometrie, 1874) e quello algebrico-aritmetico di 
        Kronecker, Dedekind e Weber.
        Quando Segre muoveva i primi passi nella ricerca la scuola italiana era 
        così fortemente dominata dalla corrente proiettiva da non comprendere 
        l'importanza dei problemi affrontati e in parte risolti da Max Nöther. 
        "Era necessario - scrive Castelnuovo - che quei problemi li ritrovassimo 
        noi stessi sotto una forma più adatta alla nostra mentalità" 
        (G. Castelnuovo, La geometria algebrica e la scuola italiana, Atti 
        del Congresso internazionale dei matematici, Zanichelli, Bologna, 1929, 
        I, p. 192). Una corrente di pensiero che, attraverso Klein si diffuse 
        in Italia, condusse ad estendere la geometria proiettiva agli iperspazi; 
        merito di Segre è quello di aver subito intravisto le applicazioni 
        che si potevano fare della geometria iperspaziale alla teoria delle curve 
        algebriche. Nell'introduzione alla fondamentale memoria del 1894 Segre 
        scrive:
"Ora, nel fare, son già vari anni, delle ricerche sulle rigate algebriche, e in generale sulle varietà composte dispazi, avendo io avuto bisogno di valermi delle proprietà delle serie lineari studiate nella Memoria BRILL-NÖTHER, mi accorsi come ricorrendo invece alle rigate ed alle dette varietà di spazi, e rappresentando quelle serie lineari mediante curve iperspaziali nel senso già accennato, si potessero ritrovare (almeno in parte) quelle proprietà mediante semplici ragionamenti geometrici, evitando i calcoli algebrici o le considerazioni funzionali che occorrono per stabilire il teorema di NÖTHER fondamentale per quella Memoria" (Segre 1894, Opere, I, p. 199).
      È appunto il metodo geometrico che Segre espone nel corso del 
        1890-91, metodo che non ha bisogno di "considerazioni funzionali, 
        né sviluppi algebrici: unico modo con cui compare l'algebricità 
        degli enti è con il principio di corrispondenza per le forme semplici 
        razionali" (p. 200). 
        Segre fa precedere la trattazione vera e propria da una rapida introduzione 
        agli iperspazi secondo il metodo puramente analitico (Cap.2°), 
        dove, fra l'altro, sottolinea il duplice ordine di vantaggi che si ottiene 
        dall'uso dei medesimi. Innanzitutto la massima generalità " 
        in quanto si può dire che tutti gli enti geometrici e vari analitici 
        (algebrici) vi rientrano. E non solo i sistemi o varietà lineari, 
        ma ogni specie di varietà. Così la varietà delle 
        rette dello spazio ord.° è una 
 
        di 
..". 
        In secondo luogo la duttilità come strumento di ricerca per le 
        varie applicazioni che essi possono ricevere nella geometria (pp. 16-17)
        Nel capitolo terzo Segre dopo aver definito il punto di vista che utilizzerà 
        per lo studio delle curve, cioè quello delle proprietà invarianti 
        per trasformazioni birazionali, introduce le serie lineari sottolineando 
        che il loro studio equivale a quello delle curve che rappresentano: 
"I gruppi neutri della serie corrispondono ai punti multipli e spazi secanti della curva. I gruppi con punti variamente coincidenti ai punti ed iperpiani singolari della curva. Ed anche le varietà di un sist. lineare variamente tang.i alla curva. Come la dimens. della serie dà il numero delle varierà contenenti la curva" (p. 64)
Il capitolo si chiude con un rapido excursus storico e 
        bibliografico sulla geometria sull'ente algebrico da Riemann agli ultimi 
        lavori di Castelnuovo.
        Segre procede poi, nelle sezioni successive del quaderno, a sviluppare 
        la geometria delle serie lineari sopra una curva secondo il metodo iperspaziale, 
        che esporrà in modo magistrale nella memoria del 1894, Introduzione 
        alla geometria sopra un ente algebrico semplicemente infinito, che, 
        come scrive Severi, contiene "le radici" della geometria algebrica 
        italiana e in cui "la sintesi in questo terreno ha raggiunto la sua 
        efficienza massima. Mirabili ad esempio le dimostrazioni del teorema di 
        Riemann-Roch e del principio di corrispondenza di Cayley-Brill" (Severi 
        1957, p. X). Un altro allievo, Terracini ricordando il maestro a molti 
        anni di distanza scriverà :
"La sua Introduzione alla geometria sopra un ente algebrico semplicemente infinito pubblicata nel 1894 sugli Annali di Matematica è stata come la magna charta che ha fatto testo per la geometria sulla curva secondo le idee di Segre. Quell'Introduzione è il frutto di un corso tenuto da Segre qua a Torino nell'anno accademico 1890-91, nel quale - Segre ci teneva a dirlo - egli aveva esposto non solo il metodo geometrico, dovuto a lui e a Castelnuovo, ma anche quelli preesistenti: segnatamente il metodo algebrico di Brill e Nöther e quello trascendente di Riemann". (Terracini 1961, p. 12)
Accanto al metodo geometrico infatti, Segre svolge nel suo corso anche quello algebrico di Brill e Nöther (p. 144) e quello funzionale riemanniano (p. 157) animato dalla convinzione più volte espressa che tutti i metodi meritano di essere studiati perché ciascuno permette di vedere il problema da punti di vista diversi:
"L'argomento in fatti è tale - scrive Segre - che non è ben trattato se non si sviluppa sotto più aspetti. Ond'è che l'aver io qui preso ad esporlo dal punto di vista geometrico non va interpretato nel senso di una preferenza che a mio avviso si debba dare a questo metodo rispetto agli altri. Tutti meritano di essere studiati; ognuno ha i suoi pregi speciali; per ciascuno vi sono questioni, in cui esso va più in là, od almeno riesce più luminoso degli altri" (Segre 1894, Opere, p. 200)
Se è vero che nella memoria del 1894 
          Segre si limitava a presentare unicamente il metodo geometrico, tuttavia 
          per suo espresso desiderio, sullo stesso volume degli Annali di matematica 
          pura ed applicata usciva anche il lavoro di Eugenio Bertini, La geometria 
          delle serie lineari secondo il metodo algebrico (22, pp. 1-40), 
          dove l'autore espone il metodo algebrico di Brill e Nöther, offrendo 
          così un punto di vista diverso rispetto a quello presentato dall'amico. 
          Bertini si era accostato ai metodi di Segre e Castelnuovo nell'estate 
          del 1890 quando trascorse alcuni giorni di vacanza in compagnia di Segre 
          (cfr. Segre a Castelnuovo, 22.7.1890, Gario, 
          Palleschi Cd-Rom 1998) e fu lui ad insistere affinché pubblicasse 
          in litografia il corso del 1890-91. Segre in un primo tempo pensò 
          di utilizzare gli appunti delle sue lezioni presi dall'allievo Fano, 
          ma avendoli trovati "molto trascurati" e non tali da essere 
          litografati se non dopo un lungo lavoro di revisione, abbandonò 
          ben presto l'idea (Segre a Castelnuovo, 8.8.1891, Gario, 
          Palleschi Cd-Rom 1998). Alcuni anni più tardi, nella prefazione 
          al trattato Introduzione alla geometria proiettiva degli iperspazi 
          (Pisa, Spoerri, 1907), Bertini renderà omaggio a Segre scrivendo 
          di aver utilizzato ampiamente "gli estesi sunti manoscritti" 
          delle sue lezioni (p. V-VI).
          
          Nel corso e nella successiva memoria del 1894 Segre, oltre a presentare 
          con mirabile chiarezza un metodo ancora poco diffuso, coglie l'occasione 
          per puntualizzare alcuni concetti fondamentali come quello di varietà 
          algebrica e di corrispondenza algebrica fra due varietà (pp. 
          48-49). In particolare 
          quest'ultima è considerata come una varietà algebrica 
          contenuta nella varietà delle coppie ordinate di elementi delle 
          due date (detta oggi varietà di Segre, cfr. Segre 1891c); 
          definizione a partire dalla quale una decina di anni dopo l'allievo 
          Severi costruirà una teoria sintetica delle corrispondenze algebriche 
          fra curve e successivamente una teoria generale delle corrispondenze 
          fra varietà. Segre inoltre predispone, come egli stesso sottolinea 
          nell'introduzione alla memoria del 1894, le basi e gli strumenti di 
          ricerca per la creazione della geometria sopra una superficie algebrica 
          che sarà portata avanti nella sua scuola, con grande slancio 
          creativo, da Castelnuovo e da Enriques.
          
          A seguire il corso del 1890-91 vi sono fra gli altri il brillante allievo 
          Gino Fano e Federico Amodeo, 
          venuto da Napoli appositamente per lavorare con Segre, già ritenuto 
          all'epoca il caposcuola della geometria algebrica italiana. Entrambi 
          si cimentano nella soluzione del problema proposto da Segre a lezione 
          : "Definire lo spazio Sr non già mediante coordinate, 
          ma con una serie di proprietà dalle quali la rappresentazione 
          con coordinate si possa dedurre come conseguenza". Nonostante l'invito 
          di Segre a lavorare insieme, ciascuno pubblicherà un articolo 
          per conto proprio. Fano nel suo lavoro (Sui postulati fondamentali 
          della geometria proiettiva in uno spazio lineare a un numero qualunque 
          di dimensioni, Giornale di Matematiche, 30, 1892, pp. 106-132) si 
          preoccupa, fra l'altro, di dimostrare l'indipendenza dei postulati tramite 
          la ricerca di modelli adeguati e perviene così alla creazione 
          di nuove geometrie (finite) che una decina di anni più tardi 
          saranno sviluppate da O. Veblen (cfr. Avellone, 
          Brigaglia, Zappulla 1998, pp. 23-30).