Энрике Грасиан - Том 18. Открытие без границ. Бесконечность в математике

Первыми, кто «увидел» бесконечность в пространстве, были не философы и не геометры, а художники Возрождения. Свободные от строгих ограничений церкви, благодаря знакомству с математическими трудами древних греков они открыли новый путь в математике, где бесконечность перестала быть чем-то запретным, носящим на себе печать абсолютного зла.

Когда говорят о Возрождении, мы сразу представляем себе многочисленные произведения живописи, скульптуры, архитектуры, новые технологии, но практически ничего, что имело бы отношение к математике. Причина в том, что важнейшей задачей для представителей этого периода было восстановление уже известного. В Средневековье труды греков и арабов, в которых описывались фундаментальные основы алгебры и геометрии, были преданы забвению (или задвинуты на дальние полки библиотек немногочисленных монастырей). Однако именно в геометрии служители искусства эпохи Возрождения, особенно живописцы, добились выдающихся результатов. Важную роль сыграло геометрическое воплощение бесконечности.

Как правило, представители Возрождения владели различными знаниями, относившимися не только к искусству, но и к науке. Их работы часто оплачивали меценаты или короли, которые заказывали картины, скульптуры, музыкальные произведения, здания или сокровищницы для хранения королевских ценностей и даже подробные исследования, посвященные траектории снарядов.

Художники Возрождения унаследовали от прошлой эпохи живопись религиозного характера, в которой существовали жестко определенные правила относительно использования цветов и изображения фигур. Так, святые должны были изображаться на позолоченном фоне как символ того, что они находятся на небесах. Большинство цветов, равно как и расположение и размеры персонажей, имели особое значение, связанное с местом персонажей в иерархии. Однако наиболее важным было то, что все герои изображались в очевидно двумерном пространстве: они были плоскими, а стиль живописи напоминал древнеегипетский. Безусловно, это делалось умышленно и имело символическое значение: определенных святых нельзя было изображать реалистично, так как они противопоставлялись всему земному.

* * *

ДУХ ВОЗРОЖДЕНИЯ

Леонардо да Винчи(1452–1519) , ярчайший пример гения эпохи Возрождения, в «Трактате о живописи» размышляет о понятии непрерывности в его философском смысле не только потому, что оно принадлежит исключительно к философии, но и потому, что используется во множестве других дисциплин: «Если ты скажешь, что немеханическими науками являются науки умозрительные, то я скажу, что живопись умозрительна и что как музыка и геометрия рассматривают пропорции непрерывных величин и как арифметика — прерывных, так и она в своей перспективе рассматривает все непрерывные количества и качества отношений теней и светов и расстояния».

* * *

Художники Возрождения не были связаны строгими церковными нормами, и первые попытки воспользоваться этой свободой происходили в сфере максимально достоверного изображения реальности. Иными словами, художники попытались создать объемное изображение. Для этого начали вырабатываться новые техники рисунка и живописи, позволявшие передать ощущение глубины с помощью света, тени и цвета. Тени, например, указывали на положение объектов, а цвета становились более тусклыми по мере удаления от переднего плана. Все эти приемы помогали передать ощущение глубины, но важнее всего было, что сам рисунок создавался в соответствии с четкими геометрическими правилами. Поэтому неудивительно, что именно в живописи математические открытия проявились особенно ярко.

В контексте этой книги важнее всего, что художники помещали бесконечность на плоскость картины, превратив в нечто актуальное то, что до этого в геометрии считалось лишь потенциальным. Напомним, что Аристотель считал прямую существующей лишь потенциально, но уже Евклид определял ее как отрезок, который можно продолжать бесконечно, и использовал это определение во всех построениях и доказательствах. Этой же формулировке следовали все геометры XVII столетия.

Тем не менее на картинах художников и в чертежах архитекторов XV века появляется точка, которая называется точкой схода. Так возникла центральная перспектива. Эту точку, в которой сходятся параллельные прямые, можно считать точкой, расположенной на актуальной бесконечности. Благодаря этой перспективе таким художникам, как Леон Баттиста Альберти(1404–1472), Филиппо Брунеллески(1377–1446) и Пьеро делла Франческа(1416–1492) , которые основывались на трудах древнегреческих геометров, удалось создать ощущение трехмерного изображения.

Кто-нибудь хоть раз видел две параллельные прямые? Можно с уверенностью сказать: «Нет». На этот вопрос очень просто ответить, особенно если ему предшествует вопрос, на который также можно ответить категорическим нет: «Кто-нибудь хоть раз видел прямую?» Ее никто никогда не видел, так как прямая бесконечна. Максимум, что можно представить, — это отрезок прямой, пусть даже очень длинный, но не бесконечный. Если говорить о параллельных прямых, то максимум, что мы можем увидеть, — это изображение в перспективе, которое мы видим, когда смотрим на очень длинный участок, например, железнодорожных путей. Но мы видим (или же нам кажется) две прямые, которые сходятся в удаленной точке, расположенной на горизонте. Эту точку, в которой, как нам кажется, сходятся прямые, можно считать оптической иллюзией, так как ее нельзя достичь, сколько бы мы ни ехали вперед. С этой ситуацией ежедневно сталкивается, например, машинист скоростного поезда, когда движется в направлении бесконечности со скоростью триста километров в час. Можно быть уверенным, что преследование точки на бесконечности имеет столько же смысла, сколько погоня за собственной тенью.

Что произойдет, если параллельных прямых будет не две, а три, десять, двадцать? Мы получим то, что в геометрии называется пучком прямых, и, что более важно, определим направление. Представим, что в нашей плоскости мы рассматриваем точку на бесконечности (одну из точек, в которых сходятся две параллельные прямые). Каждой из этих точек мы можем присвоить направление на плоскости.

В этом случае все точки на бесконечности будут представлять различные направления на плоскости. Прямую, образованную этими бесконечно удаленными точками, можно назвать бесконечно удаленной прямой. Так мы несколько примитивным способом представили читателю один из интереснейших и красивейших разделов математики — проективную геометрию.