Совершенная строгость. Григорий Перельман: гений и задача тысячелетия

Глава 1. Побег в фантазию

Всякий, кто ходил в школу, знает, что математика не похожа ни на что другое во Вселенной. На самом деле, каждый испытывает священный трепет, когда абстракция внезапно обретает смысл. И хотя школьная арифметика соотносится с высшей математикой примерно так, как конкурс по спеллингу — с искусством романиста, желание понять некую закономерность и детский трепет от того, что эта загадочная, упрямая закономерность соответствует правилам логики, остаются двигателем математики. Трепет этот связан в основном с тем, что у задачи может быть только один верный ответ. Поэтому большинство математиков воюют за то, чтобы математика оставалась точной, строгой, бескорыстной, принципиальной, пусть ее и не вполне точно называют наукой. Естественно-научная истина проверяется экспериментально, математическая — взвешенными аргументами. Это роднит ее с философией или — может быть, этот пример более удачен — с судопроизводством, которое признает существование только одной истины. Математика — в отличие от остальных точных наук, которыми занимаются армии технарей в лабораториях и "в поле", — делается в голове ученого. Мысли — вот плоть и кровь математики. Мысли заставляют математиков ворочаться во сне, озарения — вскакивать среди ночи. А беседа с коллегами позволяет подтвердить догадку, скорректировать или опровергнуть ее.

"Математику не нужно ни лабораторий, ни реактивов, — писал выдающийся отечественный ученый Александр Хинчин. — Бумага, карандаш и творческие силы — вот предпосылки его научной работы; а если к этому присоединить возможность пользоваться более или менее солидной библиотекой и некоторую долю научного энтузиазма (а это есть почти у каждого математика), то никакая разруха не может остановить его творческой работы".

Занятия математикой, в отличие от других наук, получивших развитие в начале XX века, не требовали коллективных усилий. Математика — занятие уединенное, но аргументы математика всегда рассчитаны на его коллег, а полигоном для испытания этих аргументов являются научные конференции и журналы, к которым в наши дни прибавился интернет.

То, что СССР стал родиной сразу нескольких великих математиков, — настоящее чудо. Математика совершенно противоречила советскому образу мысли и действий. Она поощряет дискуссию. Она основана на твердых правилах, тогда как государство навязывало своим гражданам представление о зыбкости и непредсказуемости реальности. Математика построена на логике и последовательности — советская культура основывалась на риторике и страхе. Для занятий математикой нужна специальная подготовка, поэтому беседа математиков непосвященным представлялась обменом шифровками. Но самым крамольным в математике было то, что она искала правильные ответы, а режим сам желал решать, что верно, а что нет.

Все это делало советскую математику явлением уникальным. Математика — удел умов, стремящихся к такой твердой дисциплине, логичности и последовательности, которых не требуют другие науки. Это делало математику и математиков подозрительными. Объясняя, чем важна и привлекательна математика, российский алгебраист Михаил Цфасман сказал, что она "максимально приспособлена для того, чтобы отличать верное от неверного, доказанное от недоказанного, правдоподобное от неправдоподобного. И вещь, которая, несмотря на все правдоподобие, может быть верной, — от явной лжи. Это часть математической культуры, которой существенно не хватает [российскому] обществу в целом".

Неудивительно, что правозащитное движение в СССР основал математик. В декабре 1965 года специалист по математической логике Александр Есенин-Вольпин организовал в Москве первую демонстрацию. Лозунгом правозащитников — заметим, совершенно согласующимся с законами — стал: "Уважайте советскую Конституцию". Власти не приняли апелляцию к логике. Есенин-Вольпин провел много лет в лагерях, ссылке и психбольницах, а после был выслан из СССР.

Советская наука и ученые должны были служить государству. В мае 1927 года, меньше чем через десять лет после Октябрьской революции, в уставе Академии наук СССР появился пункт: академик может быть лишен своего статуса, если он "не выполняет заданий, налагаемых на него этим званием", или его деятельность "направлена явным образом во вред СССР". Таким образом, предполагалось, что ученый способен — и скорее всего желает — навредить стране.

Жертвами показательных процессов становились историки, литературоведы, химики. Процессы заканчивались публичным бесчестием, лишением научных регалий, обвинениями в измене Родине и уголовным осуждением. Исследования в некоторых областях науки вошли в конфликт с советской идеологией и были уничтожены (генетика — самый яркий пример).

Сталин лично руководил наукой. Он даже публиковал собственные труды, определяя на годы вперед направление исследований в той или иной сфере. Его статья "Марксизм и вопросы языкознания", например, разогнала тучи, сгущавшиеся над компаративной лингвистикой, но осудила, кроме прочего, изучение социолингвистических различий и вообще семантики. Сталин поддерживал заклятого врага генетики Трофима Лысенко, что привело к полному запрету изучения генетики в СССР.

Математиков спасли от истребления три не связанных друг с другом обстоятельства. Во-первых, математика была на подъеме. Во-вторых, она была слишком сложна для советских лидеров, приглядывавших за наукой. В-третьих, математики оказались очень нужны государству.

В 1920—1930-е в Москве существовало сильное математическое сообщество. Ученые совершили прорыв в топологии, теории вероятностей и теории чисел, функциональном анализе и дифференциальных уравнениях, других сферах, образовавших фундамент математики XX века. Математика обходилась властям очень дешево, и это ей помогало. В то время, когда естественные науки страдали из-за отсутствия оборудования и лабораторий, математики обходились бумагой, карандашами и беседами. "Недостаток текущей литературы в известной степени возмещался неустанным научным общением, которое в эти годы удалось организовать и поддерживать", — вспоминал Александр Хинчин.

Молодые математики, многие из которых успели поучиться за границей, быстро становились в те годы профессорами и членами Академии наук СССР. К математикам предыдущего поколения, сделавшим карьеру до революции, Советы относились с подозрением. Например, Дмитрий Федорович Егоров, ведущий российский математик рубежа XIX—ХХ веков, был сослан в Казань, где и умер в 1931 году. Ему поставили в вину то, что он был глубоко верующим человеком и не делал из этого тайны. Он пытался — безуспешно — воспрепятствовать идеологизации науки (выступил, например, против идеи отправить от имени Первого всесоюзного съезда математиков, проходившего в июне 1930 года в Харькове, приветствие в адрес съезда компартии).

Открытые сторонники Егорова были отстранены от руководства московскими математическими институтами. Но, по меркам того времени, с ними обошлись милостиво: до чисток дело не дошло, Кремль не указал "генеральную линию" развития математики и не запретил заниматься ею. И все-таки математики приготовились к удару.

Ждать им долго не пришлось. В 1930-е вице-президентом Московского математического общества был первый ученик Егорова Николай Лузин. Он был харизматичным учителем. Многочисленные его ученики называли свой круг Лузитанией (похоже на название волшебной страны или тайного братства, объединенного общим замыслом). Математика, если ее преподает человек в определенном смысле одержимый, располагает к созданию тайных обществ. Большинство математиков с удовольствием заявляют, что немногие на Земле понимают, о чем они говорят. И когда такие люди разговаривают друг с другом, а тем более образуют группу, чтобы жить и работать сообща, другим это может показаться подозрительным.

После "элиминации" Дмитрия Егорова Николай Лузин ушел из университета, однако не прервал сношений с иностранными коллегами и активно публиковался за границей. В СССР, стремящемся к изоляции, это выглядело странно, и скоро на Лузина донес один из его коллег. "О воинствующем идеализме Лузина, — сообщал властям Эрнест Кольман, — красноречиво говорит следующая выдержка из отчета на заседании Академии о его заграничной поездке: "По-видимому, натуральный ряд чисел не представляет из себя абсолютно объективного образования. По-видимому, он представляет собой функцию головы того математика, который в данном случае говорит о натуральном ряде. По-видимому, среди задач арифметики есть задачи абсолютно неразрешимые". Донос был сочинен мастерски. Адресату было ни к чему разбираться в математике, к тому же всякий твердо знал, что советскому человеку должны быть чужды солипсизм, "субъективизм" и неопределенность.

В начале июля 1936 года "Правда" инициировала против Николая Лузина пропагандистскую кампанию, заклеймив математика как "врага в советской маске". Травля получила продолжение в виде газетных статей и оргсобраний, включая пятидневное заседание спецкомиссии Президиума Академии наук. Пресса обвиняла Лузина и других математиков в "публикации важнейших своих результатов на Западе и лишь второстепенных — в советских изданиях". События развивались по хорошо известному сценарию, однако показательный процесс неожиданно прекратился. Лузин покаялся и получил суровый выговор, но сохранил звание академика. Травля не перешла в фазу уголовного преследования.

Исследователи полагают, что сам Сталин дал сигнал прекратить травлю Лузина: вождь обнаружил, что математика с точки зрения пропаганды совершенно бесперспективна. "Идеологическое разбирательство переходило на уровень обсуждения позиции математика в его трактовке понятия натурального ряда, что плохо вязалось с вредительством, атрибутами которого в советском массовом сознании были скорее диверсии на шахтах или убийцы-врачи, — писали Сергей Демидов и Владимир Исаков, математики, изучившие "дело Лузина" в 1990-е, когда открылись архивы. — Уж если такую дискуссию и разворачивать, то на более выигрышном в пропагандистском плане материале, скажем, биологии с дарвиновской теорией, порассуждать о которой был не прочь и сам вождь. Темы, там рассматриваемые, идеологически заострены и понятны — обезьяны, люди, общество — сама жизнь! А вовсе не натуральный ряд или функция действительного переменного!"

Николаю Лузину и отечественной математике очень, очень повезло.

Итак, математика выжила, но осталась связанной по рукам и ногам. Лузина подвергли публичному порицанию за его публикации в иностранных журналах, контакты с зарубежными учеными и за участие в дискуссиях — в общем, за все, из чего состоит жизнь математика.

Этот урок — сиди тихо и не высовывайся — советские ученые усвоили надолго. Им пришлось притворяться, что математики из СССР не просто лучшие в мире (такова была официальная точка зрения), но — единственные. В результате советские и западные ученые работали параллельно над одними и теми же задачами, рождая концепции наподобие сложностей Чайтина—Колмогорова или теоремы Кука—Левина (в обоих случаях авторы работали независимо друг от друга). Видный советский математик Лев Понтрягин в мемуарах упоминал о том, как он, впервые попав в 1958 году (спустя пять лет после смерти Сталина) за границу, расспрашивал иностранных коллег, является ли его научный результат новым. Другого способа узнать об этом у пятидесятилетнего академика с мировым именем не было.

"В 1960-е годы пару человек выпустили во Францию на полгода или на год, — вспоминает Сергей Гельфанд, российский математик, ответственный издатель Американского математического общества. — Это было очень полезно для всей советской математики, потому что они пообщались, поняли и дали понять другим, что, когда даже самые талантливые люди сидят за железным занавесом, это не дело. Нужно общаться, нужно читать. Я знаю в Америке людей, которые учили русский язык, чтобы читать советские математические журналы".

Действительно, существует целое поколение американских математиков, в котором очень многие умеют читать математические тексты на русском (что под силу далеко не всем, для кого русский — родной). К этому поколению принадлежит и Джим Карлсон, глава Института Клэя. Сам Сергей Гельфанд уехал из России в начале 1990-х. Его пригласило Американское математическое общество, чтобы попытаться восполнить пробел, возникший в годы владычества Советов над математикой. Он координировал перевод и публикацию в США математических трудов, изданных в СССР

Кое-чего из инструментария математика, описанного Хинчиным, — "неустанного научного общения" и "возможности пользоваться более или менее солидной библиотекой" — советские ученые были лишены. У них оставались бумага, карандаши и творческие силы.

Но важнее всего то, что математическое сообщество избежало первой волны репрессий: математика оказалась слишком сложной дисциплиной для пропаганды. Правда, почти за сорок лет правления Сталина выяснилось, что уничтожить можно все — сложность не помеха. Советскую математику спасло то, что в критический момент она спустилась с небес на землю и сумела стать незаменимой. Ее спасла Вторая мировая война и последовавшая за ней гонка вооружений.

Германия напала на СССР 22 июня 1941 года. Три недели спустя у РККА почти не осталось современных самолетов: многие из них были уничтожены еще на аэродромах. Военные попытались использовать гражданские самолеты в качестве бомбардировщиков, но возникла проблема: они летали медленнее и ниже военных. Учить летчиков сбрасывать бомбы на низких скоростях с малых высот пришлось математикам.

Величайший российский математик XX века Андрей Николаевич Колмогоров вернулся из казанской эвакуации в Москву, снабдил арифмометрами группу своих студентов и аспирантов из МГУ, и они за несколько недель выполнили расчеты. Когда новые таблицы бомбометания были готовы, Колмогоров занялся теорией стрельбы.

К началу войны Андрею Колмогорову было 38 лет. Он был членом Президиума Академии наук СССР (это делало его одним из самых влиятельных ученых в стране) и обладал мировой известностью благодаря своим работам по теории вероятностей. Кроме того, он был невероятно успешным преподавателем. К концу жизни он выступил научным руководителем 79 диссертаций, дал начало традиции математических олимпиад и заложил основу советских математических школ. Во время Второй мировой Колмогоров поставил свой талант на службу государству — и доказал, что без математиков оно существовать не может.

Великая Отечественная война закончилась 9 мая 1945 года. В августе США разбомбили Хиросиму и Нагасаки. Сталин в течение нескольких месяцев хранил молчание. Когда он вскоре после своего "переизбрания" заговорил, то пообещал, что СССР опередит Запад в разработке атомного оружия. К этому времени армию физиков и математиков, способную конкурировать с американским Манхэттенским проектом, собирали почти год. Молодых ученых отзывали с фронта и даже освобождали из лагерей, чтобы они тоже приняли участие в ядерной гонке.

После Второй мировой войны СССР бросил все силы на развитие ВПК. Спешно были построены примерно 40 закрытых городов, в которых поселили ученых, в том числе математиков. Срочная мобилизация напоминала Манхэттенский проект, однако в куда более крупном масштабе. Точное число людей, работавших во второй половине XX века над советскими военными проектами, неизвестно. Предполагают, что их было около 12 миллионов.

Несколько миллионов ученых трудились в секретных НИИ. Молодого физика или математика с большей вероятностью направляли в какой-нибудь оборонный институт, чем в гражданское учреждение. Работа в "оборонке" влекла за собой почти полную научную изоляцию. Для сотрудников секретных НИИ, даже если у них не было доступа к действительно секретной информации, любой контакт с иностранцем считался не просто подозрительным — ученого могли счесть изменником. Иногда работа на ВПК требовала проживания в одном из закрытых городов. Там можно было жить с комфортом, однако не было возможности контактировать с коллегами извне. В отсутствие научного общения бумага и карандаш были безобидными. Поэтому властям удавалось прятать от мира некоторых лучших математиков страны.

После смерти Сталина в 1953 году представление СССР о том, как к нему должен относиться весь остальной мир, изменилось: теперь Союз хотел, чтобы его не только боялись, но и уважали. И если большинство математиков помогали строить ракеты и бомбы, избранное меньшинство теперь поддерживало международный престиж страны. В конце 1950-х "железный занавес" приподнялся, образовав крошечную щель. Этого было недостаточно для полноценного взаимодействия советских математиков с иностранными, но хватало для демонстрации научных достижений СССР.

К 1970-м советский математический истеблишмент вполне сложился. Это была тоталитарная система, вложенная в другую тоталитарную систему. Она обеспечивала своих обитателей не только работой и деньгами, но и жильем, пропитанием, транспортом. Она определяла, где им жить, а также когда и как им добираться на работу или курорт. Система была внимательной, строгой и заботливой матерью. Ее дети всегда были обихожены и накормлены: ученые составляли привилегированную группу в сравнении почти со всем остальным населением СССР. Когда начинался товарный дефицит, "официальные" математики и другие ученые могли отовариваться в "распределителях".

Поскольку в СССР частной собственности на недвижимость не было, обычные граждане получали жилье от государства, а члены математического истеблишмента — от своих институтов. Квартиры математиков обычно были просторнее и находились в более престижных районах, чем квартиры их непривилегированных соотечественников.

Наконец, у членов математического истеблишмента была еще одна, редчайшая для советского гражданина привилегия — поездки за границу. Однако поездка, скажем, на какую- нибудь научную конференцию зависела не столько от желания самого ученого, получившего приглашение, сколько от Академии наук, парторганизации и органов госбезопасности. Они же решали, кто составит ученому компанию, насколько долгой будет поездка и где он будет жить. Например, Сергею Новикову, первому советскому лауреату премии Филдса, власти не позволили в 1970 году поехать в Ниццу за своей наградой, и он смог получить ее только год спустя, когда в Москве собрался Международный конгресс математиков.

Математический истеблишмент был жестоким и трусливым мирком, основанным на интригах, доносах и подсиживании: даже для его членов ресурсов хватало не всегда. Приличных квартир всегда было меньше, чем людей, желающих их получить, а желающих посетить зарубежную конференцию — больше, чем тех, кому позволяли выехать за рубеж.

Барьер для вступления в этот закрытый клуб был практически непреодолимым: ученый должен был быть беззаветно верен не только идеям коммунизма и КПСС, но и действующим представителям самого математического истеблишмента. Евреям и женщинам вход туда, как правило, был заказан. Кроме того, из истеблишмента могли выгнать за плохое поведение. Это произошло, например, с учеником Колмогорова Евгением Дынкиным, организатором Вечерней математической школы при МГУ и одним из ведущих преподавателей московской матшколы, где процветало непростительное вольнодумство. Другой ученик Колмогорова, Леонид Левин, был подвергнут остракизму за связь с диссидентами: "Я стал обузой для всех, с кем был связан; мне стало нельзя работать в серьезных научных учреждениях и даже неловко ходить на семинары (участников просили сообщать о моих посещениях). Мое существование в Москве начинало выглядеть бессмысленным". Дынкину и Левину пришлось уехать из СССР. Вскоре после приезда в США Леонид Левин узнал, что проблему, о которой он рассказывал на семинарах в Москве и которая отчасти была связана с работами Колмогорова по теории множеств, независимо от него сформулировал Стивен Кук, американский теоретик вычислительных систем. Кук и Левин (теперь он преподает в Бостонском университете) считаются соавторами гипотезы о равенстве классов Р и NP, также известной как теорема Кука—Левина, — одной из семи "задач тысячелетия". Суть гипотезы такова: существует ли задача, проверка правильности решения которой займет больше времени, чем поиски решения?

В СССР были ученые, которые не могли стать частью истеблишмента — если им "не повезло" родиться евреем или женщиной, они "ошиблись" в выборе научного руководителя или не сумели заставить себя вступить в партию. "Были люди, которые понимали, что членкорами они никогда не станут и что максимум, что им светит, — это защитить докторскую диссертацию в каком-нибудь Минске, если договориться, — вспоминает Сергей Гельфанд, сын выдающегося математика, ученика Колмогорова Израиля Гельфанда. — Они ходили на семинары в университет и работали в Институте деревообрабатывающей промышленности или где-нибудь еще. В основном они занимались математикой. Уже возникали международные контакты, уже можно было — с трудом, но все-таки можно — иногда печататься на Западе. Надо было только доказать, что ты не выдаешь государственные секреты. Приезжали энтузиасты с Запада, кое-кто на сравнительно длительный срок, потому что они понимали, что здесь много талантливых людей. Это была неофициальная математика".

Одним из таких "энтузиастов" была Дуза Макдаф (Dusa McDuff) — британский алгебраист, ныне почетный профессор Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук. Она полгода проработала в СССР бок о бок с Израилем Гельфандом, и этот опыт открыл ей глаза не только на то, насколько важны для занятий математикой постоянные контакты с другими учеными, но и на то, что такое математика. "Чтение пушкинских стихов из "Моцарта и Сальери" сыграло в моем обучении не менее важную роль, чем изучение групп Ли или чтение Картана и Эйленберга. Израиль Гельфанд говорил о математике так, будто речь шла о поэзии. Однажды он так отозвался о длинной статье, пестревшей формулами: она полна туманных намеков на мысль, которую нельзя выразить четче. Я относилась к математике куда более прямолинейно: формула есть формула, алгебра есть алгебра. Гельфанд же видел ежей, рыщущих в чаще спектральных последовательностей".

Невовлеченность представителей математической контркультуры в дела социума вполне соответствовала известному принципу советской трудовой этики: "Они делают вид, что платят, мы — что работаем". Они получали скромную зарплату, которая почти не росла, но ее хватало на самое необходимое, и эти деньги позволяли математикам заниматься настоящим делом. "Не было понимания, что нужно заниматься какой-то узкой областью, поскольку не надо было писать быстрее, чтобы получить пост в университете, — вспоминает Сергей Гельфанд. — Математика была почти что хобби — зарплату почти не повышали. Ну, повышали, если защитить кандидатскую диссертацию. Поэтому можно было делать вещи, от которых не было проку в ближайшее десятилетие".

Эти ученые занимались математикой ради самой математики, сравнивая себя с художниками, которых интересовало чистое искусство. Материальных благ это не приносило — ни денег, ни постов, ни загранкомандировок, ни квартир. Единственная награда, на которую они рассчитывали, — признание коллег. Соревнование, согласно неписаным правилам, должно было быть честным, иначе математики рисковали потерять уважение окружающих. Другими словами, советская математическая контркультура была совершенно не похожа на реальный мир. Это была чистая меритократия, в которой интеллектуальное достижение само по себе было призом.

Когда научное общение в СССР возобновилось, у математиков снова возник вкус к дискуссиям, к логичности и непротиворечивости. "Математика после смерти Сталина стала одним из наиболее естественных путей самореализации для свободомыслящего человека, — рассказывает известный математик Георгий Шабат. — Если бы я мог свободно избирать профессию, то стал бы литературным критиком. Но я хотел работать, а не сражаться всю жизнь с цензурой". Математика не только позволяла заниматься интеллектуальным трудом без вмешательства государства (правда, и без его поддержки). Она обещала нечто, что нельзя было найти в позднесоветском обществе, — истину. "Математики — это люди, обладающие особой интеллектуальной честностью, — утверждает Шабат. — Если два математика приходят к взаимоисключающим результатам, один из них непременно оказывается прав, а второй — нет. И тот, кто ошибся, признает ошибку".

Поиск истины мог растянуться на долгие годы. Но в эпоху застоя у обитателей альтернативной математической вселенной было столько времени, сколько им требовалось.