Рассказы о математиках

Леонтий Филиппович Магницкий (1669–1739)

Леонтий Филиппович Магницкий — первый учитель математики и морских наук в России — обладал самобытным математическим дарованием.

Учился в Славяно-греко-латинской академии[33]. Настойчивым и упорным трудом приобрел глубокие познания в точных науках. С 1701 года и до конца жизни преподавал математику в Московской школе математических и навигацких наук.

Петр I любил Магницкого за живой ум и большие познания и в знак глубокого уважения к математическому таланту Леонтия Филипповича и его просветительной деятельности придумал ему фамилию «Магницкий»[34].

Как лучшему российскому математику, Л. Ф. Магницкому было поручено составление учебного руководства по арифметике, что он и выполнил с большим талантом. Хотя учебник и назывался «Арифметикой», его можно рассматривать как энциклопедию математических знаний того времени. В нем, кроме подробного изложения основ арифметики, даны сведения по алгебре (правила извлечения квадратных и кубических корней, прогрессии), приложения арифметики и алгебры к геометрии, понятия о вычислении тригонометрических таблиц и тригонометрических вычислениях вообще, сведения по астрономии, геодезии и навигации. Учебник содержит много задач и примеров, причем большинство из них интересно и даже увлекательно по содержанию. Автор, стремясь придать арифметике занимательный характер, пользуется стихами и рисунками. Так, — книга открывается символической картинкой, изображающей храм мудрости, где на пьедестале, к которому ведут ступени из арифметических действий, сидит женщина — олицетворение мудрости — в венце с ключом к наукам в правой руке.

«Арифметика» Магницкого как учебник была в школьном употреблении почти до середины XVIII века. По ней учился и М. В. Ломоносов.

На могильном камне в память о Л. Ф. Магницком высечена эпитафия, рассказывающая потомкам про самоотверженного труженика науки, человека большой души, верного сына своего отечества:

«В вечную память… добродетельно пожившему Леонтию Филипповичу Магницкому, первому в России математики учителю зде погребенному, мужу… любви к ближнему нелицемерной, благочестия ревностного, жития чистого, смирения глубочайшего, великодушия постоянного, нрава тишайшего, разума зрелого, обхождения честного, праводушия любителю, в случаях отечеству усерднейшему попечителю, подчиненным отцу любезному, обид от неприятелей терпеливейшему, ко всем приятнейшему, и всяких обид, страстей и злых дел силами чуждающемуся, в наставлениях, в рассуждении, совете друзей искуснейшему, правды как о духовных, так и гражданских делах опаснейшему хранителю, добродетельного жития истинному подражателю, всех добродетелей собранию; который путь сего временного и прискорбного жития начал 1669 года июня 9-го дня, наукам изучился дивным и неудобовероятным способом, его величеству Петру первому для остроумия в науках учинился знаем в 1700 году и от его величества, по усмотрении нрава ко всем приятнейшего и к себе влекущего, пожалован, именован прозванием Магницкий и учинен российскому благородному юношеству учителем математики, в котором звании ревностно, верно, честно, всеприлежно и беспорочно служа и пожив в мире 70 лет, 4 месяца и 10 дней, 1739 года, октября 19-го Дня, о полуночи в 1 часу, оставя добродетельным своим житием пример оставшим по нем, благочестно скончался…

Не по должности написал горькослезный Иван, нижайший раб, сын ему любезный»[35].

Леонард Эйлер (1707–1783)

апреля 1707 года в небольшом швейцарском городе Базеле в семье священника Пауля Эйлера родился ребенок, которому было суждено стать ярким светилом науки. Ребенка назвали Леонардом.

Пауль Эйлер был человеком весьма разносторонних знаний. Кроме богословия, он хорошо знал математику, которой отдавал почти все свободное время. Вкус к этой науке привил ему знаменитый математик Якоб Бернулли, с которым Эйлер был в дружеских отношениях.

Пауль Эйлер мечтал передать свою профессию сыну и, полагая, что священник должен обладать большой и разносторонней подготовкой, сам занялся воспитанием ребенка. Он привил сыну любовь к математике, обнаружив в нем зачатки большого дарования.

Среднее образование Леонард Эйлер получил в базельской гимназии. Обладая прекрасной памятью и умением логически рассуждать, он легко справлялся со всеми изучаемыми в гимназии предметами. Свободное время посвящал занятиям математикой. Он стал посещать лекции знаменитого математика Иоганна Бернулли (младшего брата Якоба Бернулли), которые тот читал в Базельском университете.

Скоро профессор заметил необыкновенный талант Эйлера и счел своим долгом заниматься с ним у себя на дому. Методика этих занятий заключалась в том, что Эйлер был обязан самостоятельно штудировать самые трудные книги по математике и являться к профессору по субботам для консультаций и выяснения темных мест из прочитанного. Ученик был в восторге от этих занятий. «Причем это настолько достигало желанной цели, — заявлял Эйлер, — что когда он [профессор] устранял передо мной одно препятствие, тем самым тотчас же исчезали десять других, а это, разумеется, есть наилучший метод, чтобы добиться счастливых успехов в математических науках»[36]. Под руководством Иоганна Бернулли молодой Эйлер достиг вершин математической науки, прочитав и усвоив труды самых знаменитых математиков того времени.

Эйлеру было всего 16 лет, когда он на латинском языке произнес речь, в которой дал сравнительный анализ философии Ньютона и Декарта. За эту речь Эйлеру была присвоена ученая степень магистра искусств.

Занимаясь на дому у Иоганна Бернулли, Эйлер крепко подружился с сыновьями своего учителя — Николаем и Даниилом, которые впоследствии стали видными учеными-математиками и работали по приглашению в Петербургской академии наук. После неудачной попытки устроиться на работу в Базельском университете двадцатилетний Эйлер по рекомендации братьев Бернулли занял кафедру физиологии Петербургской академии наук.

Спустя два года Эйлер стал профессором физики, а через год получил кафедру математики.

За первые четырнадцать лет, проведенных в России, Эйлером проделана удивительно большая работа. За это время он опубликовал около 70 научных трудов, был консультантом и экспертом по разным вопросам науки и техники. К нему обращались за советами, как увеличить чувствительность весов для взвешивания монет, как поднять большой колокол на одну из московских церквей, как улучшить качество пожарного насоса и т. д.

Всегда исполнительный, он никогда не отказывался от поручаемой работы. Говорят, что только один раз он отказался от «государственного» поручения составить таблицу расположения звезд, по которой можно было бы судить о судьбе царевича Ивана Антоновича.

В 1736 году Эйлер лишился глаза. Рассказывают, что перед этим он в течение трех суток выполнил весьма громоздкую вычислительную работу, на которую другие академики требовали несколько месяцев.

В тревожное время регентства Анны Леопольдовны, когда на ученых стали смотреть с большим подозрением, Эйлеру пришлось покинуть пределы России и переехать в Берлин, куда его давно приглашал прусский король Фридрих II.

В Германии Эйлер занял пост директора класса математики и члена правления Берлинской академии наук. За 25 лет берлинской жизни Эйлер написал около 300 научных работ, среди которых имеется ряд больших монографий.

Фридрих II пожелал, чтобы Эйлер давал уроки физики и математики его племяннице, принцессе Ангольт-Дессауской. К занятиям с принцессой Эйлер тщательно готовился. Эти уроки потом были опубликованы под названием «Письма к немецкой принцессе». Сочинение это, переведенное на все европейские языки, умножило славу Эйлера.

Россия никогда не считала Эйлера иностранцем. Даже тогда, когда Эйлер покинул Петербург, ему, как петербургскому академику, выплачивалась пенсия. В 1766 году Екатерина II пригласила Эйлера в Петербург. Знаменитый ученый охотно согласился вернуться в Россию, где прошли лучшие годы его жизни.

Вскоре по возвращении в Петербург Эйлер потерял и второй глаз. Но это не сломило его. Он по-прежнему проводил научные исследования, результаты которых под диктовку записывали его сыновья и близкие друзья.

За последние 17 лет жизни в Петербурге Эйлером было подготовлено около 400 научных работ и несколько больших книг. За один только 1777 год он написал около 100 статей.

Эйлер дружил с Ломоносовым и много сделал для подготовки научных и технических кадров в России. Он с интересом относился к работам И. П. Кулибина и оказывал поддержку в реализации некоторых его изобретений.

В 1771 году Эйлер пережил катастрофу. На той улице, где он жил, начался пожар. Пламя вскоре охватило и дом ученого. Слепого и больного Эйлера вытащили из огня. Мебель и библиотека погибли. Удалось спасти только рукописи. Но и это пережил старик. Казалось, ничто не может сломить его творческого гения.

18 сентября 1783 года у Эйлера был в гостях русский астроном А. И. Лексель, часто помогавший слепому ученому в оформлении его работ по астрономии. В этот раз оба друга были заняты вычислениями орбиты планеты Гершеля. После обеда Эйлер велел позвать внука и стал играть с ним. Вдруг трубка, которую он держал, выпала из рук и он успел только крикнуть: «Умираю». Наступила моментальная смерть от апоплексического удара.

Эйлеру принадлежат открытия во всех областях современной ему математики, математической физики и механики. В своих работах по математическому анализу он заложил основы ряда математических дисциплин. Так, он положил основания теории функций комплексного переменного, теории обыкновенных дифференциальных уравнений и уравнений в частных производных. Явился создателем вариационного исчисления и многих приемов интегрирования.

Эйлер внес большой вклад в алгебру и теорию чисел, где его результаты являются классическими и известны в науке под названием формул и теорем Эйлера.

Используя специально подобранную символику, Эйлер облегчил язык математики, сделал ее более обозримой и доступной. Он, например, ввел сокращенные обозначения тригонометрических функций угла х: tg х, ctg х, sec х, cosec х (обозначения sin х и cos х были введены И. Бернулли).

До Эйлера тригонометрические функции рассматривались, как полухорды в окружности с определенным радиусом.

Эйлер установил современную точку зрения на тригонометрические функции как функции числового аргумента. В трудах Эйлера тригонометрия приняла тот вид, который она имеет в настоящее время.

Математические методы Эйлер распространил и на другие науки (оптика, теория музыки, баллистика, морская наука, страховое дело и т. д.).

Характерной особенностью всех трудов Эйлера является конкретная постановка математических проблем и задач, требующих развития новых методов, стремление получить решение задач в виде законченных формул, по которым желаемый ответ находится с любой степенью точности.

Лаплас назвал Эйлера общим учителем всех математиков второй половины XVIII века. К этому надо добавить, что Эйлер явился идейным предшественником многих математиков XIX и XX веков.

15 апреля 1957 года все прогрессивное человечество отметило 250-летие со дня рождения Эйлера. Это событие явилось новым стимулом пристального изучения работ великого ученого, их публикации и дальнейшего развития.

Николай Иванович Лобачевский (1792–1856)

Николай Иванович Лобачевский является примером яркого математического дарования. Это дарование было обнаружено его учителями. Как часто бывает, сам Лобачевский и не подозревал о своем могучем таланте математика. Будучи студентом первого курса Казанского университета, он изучал медицину.

Но вот из-за границы приезжает профессор Бартельс — педагог, который, в молодости учил самого Гаусса, вошедшего в историю математических наук под титулом «короля математиков». Первая же лекция профессора Бартельса по истории математики покорила Лобачевского. Затаив дыхание, он слушал немецкого профессора. В своей лекции Бартельс, по-видимому, подробно остановился на решенных и нерешенных проблемах математики и нарисовал в воображении студентов величественную картину ее развития. Впечатление было сильным. «Так вот она какая математика, — думал Лобачевский. — Да, есть чему поучиться у нового профессора!»

Николай Лобачевский стал с увлечением заниматься математикой. Скоро профессор Бартельс заметил его прилежание и любовь к этой науке.

«Лекции свои, — докладывал Бартельс попечителю Румовскому, — располагаю я так, что студенты мои в одно и то же время бывают слушателями и преподавателями. По сему правилу поручил я перед окончанием курса старшему Лобачевскому предложить под моим руководством пространную и трудную задачу о кругообращении (Rotation), которая мною для себя уже была по Лагранжу в удобопонятном виде обработана. В это же время Симонову [сокурсанту Лобачевского] приказано было записать течение преподавания, которое я в четыре приема кончил, дабы сообщить его прочим слушателям. Но Лобачевский, не пользовавшись сею записью, при окончании последней лекции подал мне решение сей столь запутанной задачи на нескольких листочках, в четвертку написанное. Господин академик Вишневский, бывший тогда здесь, неожиданно восхищен был сим небольшим опытом знаний наших студентов»[37].

В этой же записке Бартельс подчеркивал, что такие студенты, как Лобачевский, «оказали столько успехов, что они даже во всяком немецком университете были бы отличными, и я льщусь надеждою, что если они продолжать будут упражняться в усовершенствовании своем, то займут значащие места в математическом кругу»[38].

Бартельс обратил особое внимание на Лобачевского и стал с ним заниматься у себя на дому по четыре часа в неделю. Предметом изучения были классические работы великого Гаусса по арифметике и первый том знаменитой «Небесной механики» Лапласа. Цель этих занятий — подготовить Лобачевского к магистерскому званию.

Живой, энергичный характер Лобачевского доставил много хлопот помощнику ректора по студенческим делам. Лобачевский находил время не только для учения, но и для веселых проказ. Так, однажды ночью он запустил в небо ракету собственного изготовления, чем страшно напугал дежурного на пожарной каланче, который, не разобравшись, в чем дело, забил тревогу и поднял на ноги всю Казань.

Вот почему помощник ректора по студенческим делам Кондырев старался в своих доносах очернить Лобачевского, «дабы в назидание другим» исключить «непослушника» из университета и отдать его в солдаты. Он характеризовал Лобачевского как «упрямого и нераскаянного юношу, проявляющего даже признаки безбожия».

Дело дошло до ученого совета. Несомненно, Лобачевский был бы исключен из числа студентов, если бы не заступничество профессоров, у которых он учился. На защиту своего любимого воспитанника встал и профессор Бартельс. Блестящая аттестация профессорами математического дарования Лобачевского и их настойчивое ходатайство перед начальством спасли Лобачевского для науки.

Девятнадцати лет от роду Лобачевский получил степень магистра, а в 24 года стал экстраординарным, а затем и ординарным профессором математики Казанского университета. В 1827 году был избран ректором Казанского университета и в этой должности находился непрерывно в течение 19 лет (переизбирался шесть раз сряду).

Деятельность Лобачевского вызывает изумление. Наряду с большой административной и педагогической работой он не покладая рук занимался и наукой. Лобачевскому была всего 34 года, когда он решил «многовековую» проблему V постулата из «Начал» Евклида и построил свою, неевклидову геометрию.

Имя Лобачевского известно всему миру. Он вошел в историю математики как революционер в науке и «Коперник геометрии». Лобачевский решил проблему, над которой человечество бесплодно билось более двух тысяч лет. Анализируя безуспешные попытки доказать V постулат («через точку, взятую вне прямой на плоскости, можно провести одну и только одну прямую, не пересекающую данную»), Лобачевский сделал чрезвычайно смелый вывод о его недоказуемости. Раз V постулат недоказуем как теорема, т. е. не может быть получен как следствие из других аксиом, не эквивалентных V постулату, то принципиально возможна другая геометрия, отличная от евклидовой, — неевклидова геометрия, отправной точкой которой является отрицание V постулата («через точку, взятую вне прямой на плоскости, можно провести более одной прямой, не пересекающей данную»).

Об открытии неевклидовой геометрии Лобачевский доложил в 1826 году.

«Геометрия Лобачевского», как ее теперь называют, является крупнейшим завоеванием науки и составляет целую эпоху в развитии математики и смежных ей наук.

Некоторые теоремы геометрии Лобачевского противоречат нашим наглядным представлениям, однако в них нет логических противоречий.

Например, в геометрии Лобачевского:

Этот список необычных для нас теорем, однако логически не противоречащих друг другу, можно было бы продолжить.

Геометрия Лобачевского расширила предмет самой геометрии и создала математическую основу для современной физики. Так, еще сам Лобачевский указывал, что его неевклидова геометрия требует изменения и в механике. В начале XX века геометрия Лобачевского получила применение в специальном принципе относительности. В 1915 году Альберт Эйнштейн для построения общей теории относительности использовал неевклидову геометрию Римана, ставшую возможной лишь после появления работы русского математика.

Лобачевский, получив в геометрии необычные результаты, натолкнулся на косность и рутину. Ученого высмеяли как человека, сумасбродного в науке, который написал сатиру на геометрию, пытаясь доказать, что белое — это черное, круглое — четырехугольное, что сумма всех углов в прямолинейном треугольнике меньше двух прямых и ряд других нелепостей.

Приходится удивляться мужеству Лобачевского, который без моральной поддержки со стороны, окруженный непроницаемой стеной равнодушия, не пал духом и пронес свои убеждения, через всю многотрудную жизнь.

Лобачевский остался верен науке даже тогда, когда на него обрушилось сразу несколько невзгод (насильственное отстранение от университета, смерть старшего сына, ухудшение материального положения). За год до смерти, будучи совершенно слепым, Лобачевский диктует своим ученикам новое сочинение, названное им «Пангеометрией», где показывает, что евклидова геометрия есть предельный (частный) случай неевклидовой геометрии. Эту последнюю свою работу он с любовью посвящает Казанскому университету, где прошла вся его творческая жизнь.

24 февраля 1856 года Лобачевского не стало. Какого-нибудь десятка лет не дожил он до всеобщего признания своих идей.

Развитию и распространению идей Лобачевского содействовали своими трудами такие замечательные ученые, как Бельтрами, Гильберт, Риман, Гельмгольц, Кэли, Гуэль, Клейн, Клифорд, Ли, Пуанкаре, Каган и многие другие.

Н. И. Лобачевский не только величайший геометр, но и выдающийся философ-материалист. Он считал, что мир материален и существует вне нашего сознания. Через все работы Лобачевского проходят идеи, чуждые агностицизму[39] и полная убежденность в возможности познания действительного мира. Являясь убежденным материалистом-атеистом, Лобачевский вел решительную борьбу против всяких произвольных допущений в математической науке и попыток вывести ее теории из одних лишь построений «чистого разума».

Лобачевский боролся против темноты и невежества, за организацию народного образования и просвещения в стране. Ученый требовал от каждого молодого человека, чтобы он был гражданином, «который высокими познаниями своими составляет честь и славу своего отечества». Рассматривая историческое прошлое и настоящее своего отечества, Лобачевский верил в его светлое будущее и поучал университетскую молодежь, что «счастливейшие дни России еще впереди».

Михаил Васильевич Остроградский (1801–1861)

Как математик Михаил Васильевич Остроградский пользовался огромной славой. О его учебнике геометрии для военных школ Н. Г. Чернышевский писал, что, не читая книгу, можно сказать о ее больших достоинствах, так как автором этой книги является знаменитый Остроградский.

Еще в детстве Миша Остроградский увлекался разного рода измерениями. Он измерял комнаты, мебель и даже свои игрушки. Во время прогулок на глаз прикидывал путь, который должен был пройти, проверяя результат количеством шагов. Если на пути попадались ямы или колодцы, он интересовался глубиной их, производя измерения при помощи шнурка с грузиком на конце. Он мог часами следить за работой мельничных крыльев и жерновов, проделывая в уме какие-то вычисления.

Зная слабость своего Мишеньки, родители старались выбирать для прогулок такие места, где бы меньше попадалось объектов для измерения, и тем самым уберечь себя от томительных часов ожидания.

В школьные годы Миша Остроградский особого призвания к математике не имел, учился в гимназии весьма посредственно. В душе он лелеял мечту поступить в военную школу и стать офицером русской армии. Однако обстоятельства сложились иначе. Остроградский поступил на математическое отделение Харьковского университета. Первые полтора года он занимался без особого увлечения, не интересовала его и математика. Затем в его жизни совершился перелом. Студент Остроградский поселился у преподавателя университета А. Ф. Павловского, полюбившего Остроградского, как родного сына.

Свою бескорыстную любовь к науке Павловский передал и квартиранту, открыв в нем замечательный талант математика. Остроградский быстро схватывал объяснения своего учителя, много читал, а еще больше размышлял о прочитанном.

Мировоззрение молодого Остроградского сложилось под влиянием взглядов профессора математики Т. Ф. Осиповского, убежденного материалиста и атеиста. Еще студентом М. В. Остроградский обвинялся в безбожии и вольнодумстве. Он не посещал лекций по философии профессора-идеалиста Дудровича, совершенно игнорировал лекции по богословию. «Я, — говорил о себе М. В. Остроградский, — был полным материалистом и атеистом, признавал только то, что можно осязать, вымерить, свесить… Следует верить лишь в доказанные вещи. Но мы не можем доказать существование высшего существа, таким образом, мы не должны верить в бога»[43].

Реакционные профессора во главе с Дудровичем не могли простить этого бунтарства смелому студенту. Они подняли кампанию против ректора университета Т. Ф. Осиповского, который поддерживал Остроградского и выдал ему диплом об окончании университета. Они требовали у высокого начальства снять Осиповского с поста ректора, а Остроградского лишить диплома об окончании университета. Так Остроградский и не получил диплома, хотя дважды «на отлично» выдержал выпускные экзамены за университет.

Однако это испытание не сломило намерения Остроградского стать ученым. Для совершенствования в науках он едет в Париж, который был тогда признанным математическим центром Западной Европы. В Париже он пробыл шесть лет (1822–1828). Слушал лекции французских математиков О. Коши, П. Лапласа, Ж. Фурье.

Остроградский с головой уходит в научную работу, результаты которой отражены в его собственных исследованиях и открытиях. В Россию он вернулся всемирно известным математиком. В год приезда на родину Остроградский был избран адъюнктом Петербургской академии наук, а через полтора года ее действительным членом. Он был членом многих зарубежных академий и математических обществ.

М. В. Остроградский работал в области математического анализа, теоретической механики, математической физики. Им написан ряд работ по теории чисел, алгебре, теории вероятностей. Ему принадлежит научная теория распространения тепла в твердых телах и жидкости.

Большую научную работу М. В. Остроградский сочетал с интенсивной педагогической деятельностью. Он читал лекции в Морском кадетском корпусе, в Главном педагогическом институте, в Институте корпуса инженеров путей сообщения и других учебных заведениях, в течение 15 лет вел большую работу, направленную на улучшение преподавания математики в военных учебных заведениях России.

Ученик академика Остроградского К. А. Яниш писал: «Центром всей математической деятельности в России вполне можно назвать Остроградского. Его ученые труды, его уроки, его советы, может быть, служат основанием всему, что по части математических наук делается у нас несколько замечательного»[44].

В сферу своей кипучей научно-методической деятельности М. В. Остроградский вовлек виднейших математиков того времени: В. Я. Буняковского, И. И. Сомова, П. Л. Чебышева, Д. М. Перевощикова.

Для военно-учебных заведений М. В. Остроградский написал учебник «Руководство начальной геометрии». Как замечал сам автор, это сочинение отличается от других руководств по той же науке развитием основных начал, порядком теорем и способом доказательств. Автор не склонен был в изложении элементарной геометрии придерживаться какого-нибудь методического трафарета, тем более традиционного следования Евклиду, а старался отыскать новые пути в этом направлении. В своем учебнике М. В. Остроградский выдвинул следующие принципы:

Учебник геометрии М. В. Остроградского и выдвинутые им положения были предметом горячей дискуссии и тем самым способствовали нахождению правильных путей к построению учебника, отвечающего всем необходимым научным и педагогическим требованиям.

Пафнутий Львович Чебышев (1821–1894)

Летом 1893 года в Чикаго была открыта международная промышленная выставка. Много здесь было интересного и увлекательного. Несмотря на летнюю жару, выставка проходила при большом скоплении народа. Особенно людно было в павильоне, где демонстрировались удивительные механизмы, привезенные из далекой России. Вот «стопоходящая» машина, довольно точно воспроизводящая шаги четвероногого животного. А вот самоходное кресло. Можно сесть в него и передвигаться в любом направлении. Привлекла внимание зрителей лодка с гребным механизмом. Один ученый, увидев эту лодку, воскликнул: «Я в восторге от вашей лодки с ногами, которая пойдет по воде, как лошадь!»

Здесь на выставке можно было видеть усовершенствованный центробежный регулятор и многое другое. Всеобщее удивление посетителей выставки вызвала, как и следовало ожидать, счетная машина (арифмометр), выполняющая быстро и совершенно точно четыре арифметических действия.

Изобретателем этих оригинальных механизмов был Пафнутий Львович Чебышев, по праву считающийся «отцом современной теории механизмов».

П. Л. Чебышев был хром на одну ногу. Может быть, благодаря этому он не выносил шумного общества друзей и любил уединенный образ жизни.

В детстве его постоянным другом был перочинный ножик, которым он орудовал виртуозно. Чебышев часами просиживал, строгая и мастеря разного рода деревянные механизмы. Так, с большим мастерством он изготовил водяную и ветряную мельницы со всеми их передаточными механизмами.

Страсть к изобретательству и конструированию у него сохранилась на всю жизнь. Будучи уже прославленным математиком, он много времени и средств тратил на изготовление механизмов собственного изобретения. Прекрасное знание математики помогало ему конструировать весьма сложные механизмы, и, наоборот, изготовленные им модели способствовали решению новых проблем математики, над которыми трудился он сам и его ученики.

Первоначальное образование Чебышев получил дома. Шестнадцати лет он уже был студентом математического отделения философского факультета Московского университета. В 1841 году за сочинение «Вычисление корней уравнений» П. Л. Чебышев награждается серебряной медалью. Он был до того поглощен своей математикой и механизмами, что некоторые задачи решал на ходу и даже, как он сам признавался, сидя в театре, когда слушал музыку или смотрел театральное представление.

Университет П. Л. Чебышев окончил двадцатилетним юношей. Двадцати пяти лет защитил магистерскую диссертацию «Опыт элементарного анализа теории вероятностей». Через год он принял предложение работать на кафедре Петербургского университета. В 1849 году Чебышев защитил докторскую диссертацию «Теория сравнений», составившую одну из важных глав современной теории чисел. В 1853 году за свои выдающиеся заслуги в области науки П. Л. Чебышев избирается адъюнктом Петербургской академии наук, а в 1859 году — ординарным академиком.

Слава Чебышева как крупнейшего ученого-математика была настолько велика, что он был избран почетным членом многих академий, университетов и научных обществ, русских и заграничных.

Академик П. Л. Чебышев является основателем петербургской математической школы. Характерные особенности этой школы — смелое дерзание в науке и самая тесная связь математических теорий с практикой. Эта школа покрыла русскую науку неувядаемой славой. Лучшие ученики Чебышева (А. Н. Коркин, Е. И. Золотарев, А. А. Марков, Г. Ф. Вороной, А. М. Ляпунов, В. А. Стеклов, А. Н. Крылов, С. Н. Бернштейн и другие) стали учеными с мировым именем.

П. Л. Чебышев, как член Ученого комитета по математическим наукам, принимал самое деятельное участие в постановке преподавания математики в России. Эта его работа характеризуется стремлением к точности и строгости изложения в учебниках для средней школы, а также требованием наиболее полно представлять курс элементарной математики.

П. Л. Чебышеву принадлежит несколько открытий в области теории чисел, в частности исследование о распределении простых чисел в натуральном ряду.

Древнегреческий математик Евклид (III в. до н. э.) доказал теорему о бесконечности ряда простых чисел, т. е. показал, что не существует в этом ряду наибольшего простого числа. Это предложение известно под названием «теоремы Евклида».

Вопрос о том, по каким законам распределены простые числа во всем натуральном ряду, сколь правильно и как часто, оставался без ответа более двух тысяч лет, хотя им занимались крупнейшие математики мира, в том числе Эйлер и Гаусс.

До Чебышева вопросы распределения простых чисел решались экспериментально, путем наблюдений и не всегда обоснованных предположений. Таким образом французский математик Лежандр (1752–1833) установил, что в пределах первого миллиона число простых чисел, меньших п, приблизительно равно

где In п означает логарифм при основании е = 2,71828… Далее Лежандр без всякого основания предположил, что указанное соотношение имеет место и при больших, чем миллион, значениях п. Французский математик Бертран (1822–1900) высказал гипотезу, что между п и 2n, где п — любое целое число, большее единицы, находится, по крайней мере, одно простое число.

Основоположником строгой теории распределения простых чисел является П. Л. Чебышев. Его открытия в этом направлении — подлинный триумф русской математической мысли. Чебышев строгими логическими рассуждениями доказал, что указанная выше формула Лежандра, установленная опытным путем в пределах первого миллиона, является необоснованной и неверной за пределами этого миллиона. Далее Чебышев доказал упомянутую выше гипотезу Бертрана и тем самым установил совершенно строгое предложение, относящееся к закону распределения простых чисел в натуральном ряду. Кроме того, П. Л. Чебышев доказал, что если п(п) — функция, выражающая число простых чисел, меньших п, то выражение

при не может иметь предела, отличного от 1.

В 1896 году, уже после смерти П. Л. Чебышева, французский ученый Адамар и бельгийский математик Валле Пуссен, пользуясь аппаратом теории функций комплексного переменного, независимо друг от друга доказали, что

Таким образом, для достаточно больших п можно приближенно считать:

Научные открытия П. Л. Чебышева в области теории чисел трудно переоценить, они принесли славу русской математической науке и оказали огромное влияние на научное творчество многих выдающихся ученых на родине и за рубежом.

Но не только одной теорией чисел занимался Чебышев. Он много сделал, например, в области математического анализа. Здесь он создал совершенно новый раздел, известный под названием «Теория наилучшего приближения функций многочленами». Ряд выдающихся работ Чебышева относится к теории вероятностей и другим математическим дисциплинам.

П. Л. Чебышев большое внимание уделял вопросам связи научной теории с практикой. Помимо больших теоретических трудов, Чебышев написал ряд работ прикладного значения, например: «Об одном механизме», «О зубчатых колесах», «О простейших сочленениях (механизмах)», «О построении географических карт», «О кройке платья» и т. д. О взаимосвязи теории с практикой Чебышев говорил неоднократно. С особой силой по этому вопросу он высказался в своей работе «Черчение географических карт». Вот его слова: «Сближение теории с практикой дает самые благоприятные результаты, и не одна только практика от этого выигрывает, сами науки развиваются под влиянием ее: она открывает им новые предметы для исследования или новые стороны в предметах, давно известных. Несмотря на ту высокую ступень развития, до которой доведены науки математические трудами великих геометров трех последних столетий, практика обнаруживает ясно неполноту их во многих отношениях; она предлагает вопросы, существенно новые для науки, и, таким образом, вызывает на изыскание совершенно новых метод. Если теория много выигрывает от новых приложений старой методы или новых развитий ее, то она еще более приобретает открытием новых метод и в этом случае наука находит себе верного руководителя в практике»[53].

«Гений Чебышева представляет собой исключительный образец соединения практики с творческой обобщающей силой отвлеченного мыслителя-математика. Практические запросы превращались им в соответствующую математическую теорию, представляющую новое открытие в области чистой науки, эта же последняя не оставалась в области чистой мысли, а воплощалась в реальную действительность: в различного рода машины, которые служили как бы вещественным осуществлением его теоретических достижений»[54].

Софья Васильевна Ковалевская (1850–1891)

Детство свое Софья Ковалевская провела в селе Палибино, Витебской губернии, в имении своего отца. Дом, в котором она жила, окружал огромный парк, переходивший в лес. Впечатлительная Софа, как нежно звали ее родители, любила бродить по тропинкам парка. Казалось, эти малоисхоженные стежки могли увести на край света, в сказочное царство, оде нет холодной зимы и дождливой осени.

Иногда во время прогулок по лесу Софа глубоко задумывалась. Тихо садилась на траву и подолгу смотрела на верхушки огромных сосен. Взгляд ее уходил далеко-далеко в небо, туда, где по ночам мерцали звезды. О чем она думала в те минуты? Трудно сказать. Может быть, о кольце Сатурна, которому позднее посвятила свое знаменитое сочинение; может быть, о вращении Земли и других планет.

Но чтобы решить проблему небесной механики, надо в совершенстве знать математику. Да, она изучит эту таинственную и всесильную науку и с помощью ее познает тайны мироздания.

Первым ее учителем по высшей математике была стена. Да, да! Не удивляйтесь, самая обыкновенная стена детской комнаты, оклеенная пожелтевшими листами литографированного курса высшей математики М. В. Остроградского, по которому когда-то учился сам отец, ныне отставной артиллерийский генерал. Софа подолгу стояла у этой загадочной стены, стараясь разобрать символы высшей математики, неведомый ей язык дифференциального и интегрального исчисления. Она по-своему раскрывала их содержание и запоминала на долгие годы. Для понимания некоторых формул понадобилась тригонометрия, которую она постигла самостоятельно по учебнику физики Н. П. Тыртова, подаренному отцу самим автором.

Профессор Тыртов был частым и желанным гостем отставного генерала. Как-то он заметил, как юная Софа подолгу сидит за его учебником физики, силясь что-то понять и осмыслить.

— Софочка, — сказал он однажды, — эта книга не для тебя. Ее можно постигнуть, только зная тригонометрию, которую ты со своим домашним учителем не проходила.

— А все-таки я знаю тригонометрию, — неожиданно для профессора заявила Софа.

— Тригонометрия, как я ее понимаю, — продолжала она, — есть наука о решении треугольников. Ее основные величины: синус, косинус, тангенс, котангенс, секанс и косеканс. Синус, например, можно рассматривать как половину хорды некоторой дуги…

Далее она по-своему определила прочие тригонометрические функции и установила основные формулы, связывающие эти величины.

— Молодец, Софочка! А кто же тебе все это сообщил? — спросил удивленный профессор.

— До всего этого я дошла собственными размышлениями, читая ваш учебник физики, где вы на каждом шагу пользуетесь готовыми формулами тригонометрии.

Восхищению ошеломленного профессора не было границ. Он тут же бросился в кабинет генерала и громко заявил, что его дочь гений, что ее можно сравнить разве с Паскалем, что ее стихия — математика, что такой талант надо беречь и всемерно развивать.

Отец Софы, сам любивший математику, принял горячо к сердцу слова своего друга, и вскоре Софья стала брать уроки у известного педагога А. Н. Страннолюбского.

На первых же занятиях с Софьей Страннолюбский был крайне удивлен тем, что его ученица все премудрости высшей математики схватывала буквально на лету. Создавалось впечатление, что все это она знает наперед. Так оно и было на самом деле. Многое из того, что объяснялось учителем, она усвоила давно. Эти замысловатые тонкости ей поведала «математическая» стена ее детской комнаты.

Тяжело было женщине в дореволюционной России. В сущности она была бесправным существом. Ее интересы обычно замыкались семейным очагом. Доступ женщинам в высшие учебные заведения был запрещен. Так, дочь отставного артиллерийского генерала В. В. Корвин-Круковокого Софья Ковалевская не могла в условиях царской России поступить в университет и вынуждена была уехать за границу. Но и за границей ее постигла та же участь. Женщин в университеты и там не принимали.

Сколько пришлось пережить и выстрадать, чтобы достигнуть цели! Чтобы получить паспорт замужней женщины, а он нужен был для выезда за границу, она вступила в фиктивный брак (ставший впоследствии фактическим) с В. О. Ковалевским.

Заручившись паспортом замужней женщины, Софья Ковалевская едет в Берлин, чтобы послушать лекции всемирно известного математика, профессора Берлинского университета Карла Вейерштрасса[55]. Ученый совет Берлинского университета не допускал женщин в свои стены, он не сделал исключения и для Ковалевской. Тогда Софья решилась обратиться лично к Вейерштрассу. Она, конечно, не предполагала, что профессор Вейерштрасс, как ярый противник женского образования, был против допущения женщин в германские университеты и другие высшие учебные заведения.

Софья узнала адрес знаменитого профессора и пошла к нему на квартиру.

Вейерштрасс принял Софью Ковалевскую весьма холодно и, чтобы скорей отвязаться от назойливой посетительницы, дал ей несколько трудных задач, надеясь, что она не справится с заданием. Каково же было удивление профессора, когда в точно назначенный час Софья пришла к нему с блестяще решенными задачами.

После этого Вейерштрасс согласился заниматься с нею частным образом. Скоро Ковалевская стала его любимой ученицей. Она училась у него четыре года.

На занятиях Вейерштрасс повторял ученице содержание своих лекций, прочитанных студентам, делился планами и обсуждал новости науки.

Годы упорного труда закончились для Ковалевской тремя самостоятельными научными исследованиями. За эти работы, по ходатайству профессора Вейерштрасса, Геттингенский университет в 1874 году присудил Ковалевской степень доктора философии «с наивысшей похвалой». Ценой большого упорства и настойчивости, преодолев неисчислимые трудности, Софья Ковалевская получила высшее образование и даже ученую степень доктора. За границей она прославила себя рядом выдающихся открытий и в области математики стала знаменитостью.

Страстное ее желание вернуться на родину и работать на пользу русской науки не было поддержано царским правительством. Ей дали понять, что в женщинах-профессорах царская Россия не нуждается.

Софья Ковалевская приняла активное участие в работах VII съезда русских естествоиспытателей и врачей, выступив 4 сентября 1883 года со своей работой «О преломлении света в кристаллической среде».

Потеряв всякую надежду получить кафедру на родине, Ковалевская в 1883 году по предложению видного шведского ученого-математика профессора Миттаг-Леффлера заняла должность приват-доцента в Стокгольмском университете.

В Швеции Софья Ковалевская не только читает лекции, но успешно ведет научную работу и время от времени занимается литературой. Она явилась автором замечательных художественных произведений. Ее перу принадлежат «Воспоминания детства», драма «Борьба за счастье», роман «Нигилистка» и др.

В 1888 году Софья Ковалевская закончила новую научную работу — «Задача о вращении твердого тела около неподвижной точки». Эта работа явилась подлинным научным триумфом Ковалевской. Она решила проблему, над которой ученые бились безуспешно в течение многих и многих лет.

Ковалевская послала работу на конкурс, объявленный на эту тему Парижской академией наук. Вот что пишет по этому поводу сама Софья Ковалевская: «Результаты превзошли мои ожидания. Всех работ было предложено около 15, но достойною премии была признана моя. Но этого мало. Ввиду того, что та же тема задавалась уже три раза подряд и каждый раз оставалась без ответа, а также в силу важности достигнутых мною результатов Академия постановила назначенную первоначальную премию в размере 3000 франков увеличить до 5000 франков.

После этого был вскрыт конверт, и все узнали, что я автор этого труда. Меня сейчас же уведомили, и я поехала в Париж, чтобы присутствовать на назначенном по этому поводу заседании Академии наук. Меня приняли чрезвычайно торжественно, посадили рядом с президентом, который сказал лестную речь, и вообще я была осыпана почестями»[56].

В 1889 году Софье Ковалевской была присуждена еще одна премия, на этот раз Шведской академией наук, за вторую работу о вращении твердого тела.

П. Л. Чебышев в 1889 году совместно с академиками В. Г. Имшенецким и В. Я. Буняковским добился избрания Ковалевской членом-корреспондентом Российской академии наук.

Об этом П. Л. Чебышев известил Ковалевскую специальной телеграммой.

10 февраля 1891 года на 42-м году жизни в расцвете своих творческих сил Софья Ковалевская скончалась от воспаления легких. Мир потерял крупнейшего математика, литератора, борца за раскрепощение женщин.

В 1896 году на средства, собранные русскими женщинами и общественными организациями, на могиле Софьи Ковалевской был воздвигнут памятник.

Фриц Леффлер, близко знавший Софью Ковалевскую, на ее смерть написал следующие сердечные строки:

Александр Михайлович Ляпунов (1857–1918)

О школьных годах Александра Михайловича Ляпунова, крупнейшего русского математика, сохранились скудные сведения. Известно, что гимназию он окончил с золотой медалью, обнаружив большую одаренность в математике. Его математический талант расцвел под руководством профессоров Петербургского университета, куда он поступил в 1876 году. В то время в университете работали такие светила науки, как П. Л. Чебышев. Н. Я. Сонин, А. Н. Коркин. Они оказали самое благотворное влияние на молодого Ляпунова.

На физико-математическом факультете университета вошло в традицию давать студентам темы научных работ для самостоятельного выполнения. Будучи студентом IV курса, одну из таких тем выбрал для себя и Ляпунов. За эту научную работу, написанную на заданную тему, он был награжден золотой медалью.

А. М. Ляпунов, как большинство великих людей, отличался большой работоспособностью. Вопросами математики он мог заниматься целыми сутками, забывая про сон и еду. Для него было в порядке вещей работать весь день, да еще и ночью до 5–6 часов утра.

Когда он чем-то увлекался, а это с ним бывало довольно часто, он становился до чрезвычайности замкнут и рассеян. В этих случаях его рассеянность доходила до анекдотов. Он мог, например, разговаривая с собеседником, думать о какой-либо проблеме из области математики. Ясно, что разговор плохо клеился, на вопросы Ляпунов отвечал невпопад, отвлекался от основной темы разговора, а затем вовсе переставал замечать своего собеседника.

В течение 17 лет (1885–1902) А. М. Ляпунов работал в Харьковском университете. Академик В. А. Стеклов, ученик Ляпунова, рассказывает о первых выступлениях своего учителя в Харьковском университете: «…Когда мы, студенты, узнали, что к нам приезжает из Петербурга новый профессор механики, то сейчас же решили, что это должно быть какая-нибудь жалкая посредственность из деляновских креатур [ставленников министра Делянова]… В аудиторию вместе с уважаемым всеми студентами старым деканом профессором Леваковским вошел красавец-мужчина, почти ровесник некоторым из наших товарищей, и, по уходе декана, начал дрожащим от волнения голосом читать вместо курса динамики систем курс динамики точки, который мы уже прослушали у профессора Деларю… Курс механики мне был уже знаком. Но с самого начала лекции я услышал то, чего раньше не слышал и не встречал ни в одном из известных мне руководств. И все недружелюбие курса сразу разлетелось прахом; силою своего таланта, которому в большинстве случаев поддается молодежь, Александр Михайлович, сам не зная того, покорил в один час предвзято настроенную аудиторию. С того же дня Александр Михайлович занял совершенно особое положение в глазах студентов, к нему стали относиться с исключительно почтительным уважением. Большинство, которому не были чужды интересы науки, стало напрягать все силы, чтобы хоть немного приблизиться к этой высоте, на которую влек Александр Михайлович всех слушателей»[61].

А, М. Ляпунов обессмертил свое имя главным образом благодаря созданию целой науки об устойчивости и равновесии движущихся механических систем. Он вывел законы, согласно которым можно, например, точно рассчитать, какую форму примет поверхность вращающейся жидкости. В настоящее время теория равновесия Ляпунова положена в основу автоматического управления производственными процессами и так называемых телеуправляемых систем. Кроме того, Ляпунову принадлежат замечательные результаты по теории вероятностей (наука о случайных процессах), математической физике и т. д.

Андрей Андреевич Марков (1856–1922)

Среднее образование Андрей Андреевич Марков получил в 5-й петербургской гимназии. В этой гимназии процветали казенщина и формализм. Гимназистов заставляли выучивать наизусть тексты учебников, совершен, но не обращая внимания на логическую сторону дела и понимание. Вот почему Марков недолюбливал гимназию. По многим предметам учился посредственно, получая иногда неудовлетворительные оценки. Исключением была математика, которую он любил и по которой неизменно получал одни пятерки. Отца Маркова не раз вызывали к директору для объяснения.

— Почему Ваш сын забросил все предметы и увлечен только одной математикой? — укоризненно вопрошал директор.

Но директор и учителя ошибались. Предметом увлечения была еще и публицистическая литература революционных демократов. Андрюша Марков зачитывался статьями Чернышевского, Добролюбова, Писарева. Их «крамольный» дух сказывался в ученических сочинениях Маркова. Так, в одном из сочинений, посвященном «Евгению Онегину», им приводились идеи Писарева. Педагог, проверявший работу, с ехидством написал: «Вы начитались борзописцев, отрицающих чувство прекрасного».

Однако страстью Андрюши Маркова оставалась математика.

В школьные годы он самостоятельно изучил начала высшей математики и изобрел, как ему казалось, новый метод интегрирования обыкновенных нелинейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами.

О своем «открытии» он сообщил крупнейшим математикам того времени: академику В. Я. Буняковскому и профессорам Е. И. Золотареву и А. Н. Коркину. Первый не удостоил ответом изобретательного и пытливого гимназиста, а два других отозвались сочувственными письмами. В своих письмах они объяснили гимназисту Маркову, что «открытый» им метод давно известен в науке. Эти письма сыграли большую роль в жизни гимназиста. Они послужили первым звеном тесной дружбы Маркова с профессорами Петербургского университета Золотаревым и Коркиным.

Восемнадцатилетним юношей Андрей Андреевич Марков поступил в Петербургский университет, где слушал лекции П. Л. Чебышева и принимал активное участие в работе студенческих научных кружков под руководством Е. И. Золотарева и А. Н. Коркина.

Двадцати двух лет Марков окончил университет. В год окончания университета за сочинение «Об интегрировании дифференциальных уравнений при помощи непрерывных дробей» А. А. Марков получил золотую медаль и был оставлен при университете для научной и педагогической деятельности. Через два года он защитил свою магистерскую диссертацию «О бинарных квадратичных формах положительного определителя», выдвинувшую его на передний край математической науки и обеспечившую ему славу крупнейшего ученого.

Научные исследования Маркова относятся в основном к области теории вероятностей, теории чисел и математического анализа. В теории вероятностей Марков впервые дал полное и строгое доказательство основной предельной теоремы в общих условиях. Он много занимался вопросами практического применения теории вероятностей и дал общепринятое в настоящее время обоснование метода наименьших квадратов.

А. А. Марков был прогрессивным ученым, смелым борцом против реакционных действий царского правительства, против мракобесия и религиозного дурмана.

Академик А. А. Марков вел непримиримую борьбу с реакционной политикой царского правительства. Так, в 1903 году письменным заявлением Марков отказывается от всех царских орденов. В 1908 году он заявляет, что не будет доносить о революционных настроениях студентов, как этого требовал циркуляр министерства просвещения.

В знак протеста по случаю отлучения «святейшим» синодом А. Н. Толстого от православной церкви академик А. А. Марков 12 февраля 1912 года подает в синод прошение об отлучении себя от церкви. Вот текст этого замечательного документа:

После напрасных попыток увещевания «святейший» синод уведомил об атеизме Маркова петербургского градоначальника, министра народного просвещения, ректора университета, чтобы они выбрали благоприятный момент для расправы над бесстрашным академиком, непримиримым и стойким атеистом.

Большевистская «Правда» отметила смелое выступление академика Маркова против религии и церкви. В номере от 9 мая 1912 года газета поместила следующую заметку о прошении Маркова:

В 1913 году по указу царского правительства праздновался 300-летний юбилей дома Романовых. Еще раньше, 5 декабря 1912 года, академик Марков выступил на общем собрании Академии наук против организации такого юбилея, заявив, что он «не находит возможности участвовать в юбилее».

В противовес насквозь фальшивому черносотенному юбилею академик Марков организовал научный юбилей, посвященный 200-летию закона больших чисел. Так величайший ученый с дерзновенной волей и ясным умом мыслителя боролся против несправедливостей, чинимых церковью, царем и царскими приспешниками.