Яков Перельман - Математика для любознательных

Рассмотрим еще пример. Двухмерный мир (плоскость), двигаясь в трехмерном пространстве, наткнулся на тело в форме двойного конуса (см. рис.). Двухмерный обитатель плоскости, конечно, не может воспринять этот конус как тело; не может даже и вообразить его себе.

Что же будет он видеть и думать, когда мир его наткнется на подобное трехмерное тело и оно пройдет сквозь плоский мир? Проследим за этим. Сначала в двухмерном мире появится точка - вершина конуса. Затем, по мере дальнейшего продвижения плоского мира в направлении третьего измерения (т. е. «с течением времени», как сказал бы двухмерный мыслитель), точка превратится в небольшой кружок или эллипс - сечение конуса плоскостью двухмерного мира. Кружок будет расти, расширяться и, достигнув наибольшего размера, станет сокращаться, постепенно превратится в точку и вновь исчезнет. Двухмерный исследователь наблюдал историю зарождения, развития, увядания и исчезновения «кружка», между тем как мы, существа трехмерные, воспринимаем ту же вещь сразу, одновременно в форме трех измерений. Для них он существовал в цепи последовательно воспринимаемых плоских сечений, для нас - весь целиком, как трехмерное тело. Движение плоскости в третьем измерении знакомого нам пространства переживается двухмерным существом как течение времени. Для него «прошедшее» конуса - это те его части, которые лежат по одну сторону его плоского мира (по ту, откуда плоскость движется); «будущее» конуса - те его части, которые расположены по другую сторону, а «настоящее» - пересечение конуса с двухмерным миром.

Приложим теперь те же рассуждения к миру трехмерному. Когда мы описываем историю изменений какой-нибудь вещи в нашем трехмерном пространстве, не даем ли мы последовательные изображения этой вещи во времени? Если так, то можно рассматривать время как четвертое измерение мира, измерение, в котором движется наш трехмерный мир; каждое явление, наблюдаемое в трехмерном мире - есть одно из последовательных «пересечений» нашего трехмерного мира с четырехмерною вещью. Существо четырех измерений могло бы сразу охватить всю историю вещи, всю ее «жизнь» в виде некоторого четырехмерного объекта, недоступного нашему воображению.

Само собою разумеется, что фантастическая мысль Уэллса - придумать механизм для произвольного движения в четвертом измерении - не свободна от внутренних противоречий и должна быть принимаема не иначе как чисто художественный прием, удобный для успешного развития интриги фантастической повести.

Однажды - 27 июня - профессор Розетт бомбой влетел в общую залу, где собрались капитан Сервадак, лейтенант Прокофьев, Тимашев и ординарец Бен-Зуф.

- Лейтенант Прокофьев, - крикнул он, - отвечайте без обиняков и лишних разговоров на вопрос, который я вам задам.

- Я и не имею обыкновения… - начал было лейтенант.

- И отлично! - перебил профессор, обращавшийся с лейтенантом, как учитель с учеником. - Отвечайте: вы объехали на вашей шхуне «Добрыне» кругом Галлии почти по экватору, иначе говоря - по ее большому кругу. Да или нет?

- Да, - ответил лейтенант, которому Тимашев подал знак не противоречить раздраженному ученому.

- Хорошо. А измерили вы при этом путь, пройденный шхуной «Добрыней»?

- Приблизительно, т. е. с помощью лага [10]и буссоли [11], но не измеряя высоты солнца и звезд, которую невозможно было определить,

- И что же вы узнали?

- Что окружность Галлии составляет около 2.323 [12]километров, а следовательно, ее диаметр равен 740 километрам.

- Да, - сказал профессор, словно про себя, - диаметр в 17 раз меньшеземногодиаметра, равного 12.735 [13]километрам.

Сервадак и его спутники смотрели на ученого, не понимая, куда он ведет.

- Так вот, - сказал профессор, - для завершения моего изучения Галлии мне остается определить ее поверхность, объем, массу, плотность и напряжение тяжести на ней.

- Что касается поверхности и объема, - ответил Прокофьев, - то раз мы знаем диаметр Галлии, нет ничего легче, как определить их.

- А я говорю разве, что это трудно? - воскликнул профессор. - Ученик Сервадак, возьмите перо. Зная длину большого круга Галлии, определите величину ее поверхности.

- Вот, - ответил Сервадак, решивший держаться примерным учеником. - Множим окружность 2.323 километра на диаметр, т. е. на 740.

- Скорее же, - торопил профессор, - пора бы уже иметь результат. Ну!

- Так вот, - ответил Сервадак, - я получил в произведении 1.719.020 квадратных километров. Это и есть поверхность Галлии.

- Ну, - продолжал профессор, разгорячаясь, - а теперь, каков же объем Галлии?

- Объем… - замялся Сервадак.

- Ученик Сервадак, неужели вы не можете вычислить объем шара, раз вам известна его поверхность?

- Но, профессор, вы не даете мне времени вздохнуть…

- При вычислениях не дышат, сударь, не дышат!

Слушатели с большим трудом удерживались от смеха.

- Мы когда-нибудь кончим с этим? - спросил профессор - Объем шара равен…

- Произведению поверхности на…

- На треть радиуса, сударь, на треть радиуса! - гремел профессор. - Кончили?

- Почти. Треть радиуса Галлии равна 123,33.

- Ну?

- Произведение 1.719.020 на 123,33 составляет 212.006.737 кубических километров.

- Итак, - сказал профессор, - мы знаем теперь диаметр, окружность, поверхность и объем Галлии. Это уже нечто, но еще не все. Я намерен определить ее массу, плотность и напряжение тяжести на ее поверхности.

- Это будет трудно, - сказал Тимашев.

- Все равно. Я желаю знать, сколько весит моя комета, и узнаю это!

- Задача не легкая, - заметил лейтенант Прокофьев. - Ведь нам неизвестен состав вещества Галлии.

- Вам неизвестен ее состав? - спросил профессор.

- Неизвестен, - сказал Тимашев, - и если вы нам поможете…

- Пустяки, - заметил ученый, - я решу свою задачу и без этого.

- Мы всегда к вашим услугам, - сказал капитан Сервадак.

62-го галлийского апреля [14]на имя капитана Сервадака пришла краткая записка от профессора. Розетт сообщал, что в этот день предлагает выполнить работы, необходимые для определения массы, плотности кометы и напряжения тяжести на ее поверхности.

Сервадак, Тимашев и Прокофьев боялись пропустить свидание, назначенное вспыльчивым ученым. С утра все собрались в большой зале. Профессор, по-видимому, не был в дурном настроении, - но день только начался.