Сергей Бобров - ВОЛШЕБНЫЙ ДВУРОГ

Вы знаете, что существуют иррациональные числа, как, например, √2, которые не могут быть выражены никаким конечным числом десятичных знаков. Но √2 может быть корнем алгебраического уравнения с целыми коэффициентами, например:

х 2— 2 = 0.

Однако есть числа, еще более сложные по своему строению.

Таково, например, число π , которое мы называем трансцендентным числом. Оно уже не только не может быть выражено конечным числом десятичных знаков, но не может быть, кроме того, и корнем никакого алгебраического уравнения с целыми или вообще рациональными коэффициентами. И вот это в высшей степени важное его свойство и доказывается способами теории чисел. Кстати, когда наконец это доказательство было получено (а ведь это случилось не так давно, в конце девятнадцатого века), то тем самым был положен конец всем решительно попыткам найти квадратуру круга, то есть построить равновеликий данному кругу квадрат при помощи циркуля и линейки. Об этом, я думаю, вы слышали?

— 90 —

— Конечно, — отвечал Илюша.

— Так что с этой задачей, которая долгое время занимала умы людей просвещенных… (правда, к сожалению, не только просвещенных!), было покончено.

— Это вроде как с «вечным двигателем», то есть с perpetuum mobile? — вставил Илюша.

— Н-да, — согласился Мнимий, — в этом роде.

— Но ведь теорема Ферма — это все-таки не квадратура круга и не perpetuum mobile?

— Ну конечно, нет! — воскликнул Мнимий. — Это все же серьезная проблема, хотя и частного характера. Заметьте, что теория чисел славится среди математиков тем, что постановка ее задач на первый взгляд кажется очень несложной, но зато решение их дается ученым с таким трудом, что, пожалуй, в этом отношении с теорией чисел не может поспорить никакая другая отрасль математики. Из наиболее важных проблем этой науки я укажу вам на проблему распределения простых чисел в ряду целых чисел. Ясно, что среди всех этих чисел самое важное значение имеют именно простые, ибо все остальные суть произведения простых, а они в силу этого, очевидно, являются элементами, из которых образовано каждое целое число. Вопросом о том, сколько этих чисел, занимался с успехом еще Евклид, показавший, что простых чисел в ряду целых имеется бесконечное множество. Гораздо позже над вопросом о распределении простых чисел трудился Эйлер, а затем важнейшие результаты были получены крупнейшим русским математиком П. Л. Чебышевымуже в девятнадцатом веке. На решение многих проблем теории чисел нередко требуются не то что годы, а целые столетия. Например, в конце восемнадцатого века английский математик Варинг предложил одну задачу по теории чисел. На первый взгляд она совсем не хитра: надо доказать, что всякое целое число можно представить в виде суммы ограниченного числа энных степеней целых чисел. Для n , равного двум, это сделать не очень трудно, и вывод гласит: всякое целое число можно представить в виде суммы не более чем четырех квадратов.

Например:

2519 = 43 2+ 25 2+ 6 2+ 3 2.

Но доказать надо не только для квадратов, а для всех степеней. И только уже в начале двадцатого века было дано решение этой труднейшей задачи с помощью самых тонких средств математического анализа. Вот еще пример. В середине восемнадцатого века академик X. Гольдбах в письме к Эйлеру высказал предположение, что всякое целое число больше трех может быть разложено на сумму не более чем трех простых

— 91 —

чисел. Задача эта оказалась до такой степени трудной, что еще в начале нашего века на международном математическом конгрессе один из видных ученых заявил, что она «превосходит силы современной математики». Оказалось, впрочем, что это не так. Основные результаты в решении этой задачи были достигнуты советским математиком Л. Г. Шнирельманом, который доказал, что, составляя суммы достаточно большого (но заранее ограниченного) числа слагаемых, каждое из которых есть простое число, можно получить все натуральные числа. Уже это было достижением, которое вызвало удивление математиков всего мира. Но, конечно, еще труднее было доказать, что для разложения четных чисел достаточно двух, а для разложения нечетных чисел — трех слагаемых, каждое из которых есть простое число. Это последнее утверждение удалось доказать замечательному советскому математику И. М. Виноградову, которому и принадлежит, таким образом, помимо ряда блестящих работ в других областях теории чисел, решение этой никому не покорявшейся проблемы Гольдбаха (для нечетных чисел; для четных метод Виноградова дает четыре слагаемых). Решение Виноградова быстро облетело весь мир и увенчало советскую математику заслуженной славой… Однако должен добавить ко всему сказанному вот еще что. Допустим, что завтра найдется гениальный математик и докажет теорему Ферма {6} 6 В этом месте находилась сноска, вставленная автором электронной книги, следующего содержания: «Великая Теорема Ферма окончательно доказана в 1994 году Эндрю Уайлсом». Поскольку содержание сносок соответствует печатному оригиналу, она была перенесена нами в комментарии. — V_E. . Конечно, это не будет переворотом всей математики. И возможно, что разговоров будет больше, чем дела. Все это так. Однако нельзя сомневаться в том, что методы, которыми действует математика, благодаря этому обогатятся, и даже очень. Ну вот, теперь, мой милый гость, мне кажется, что я, насколько мог, удовлетворил вашу любознательность.

— Я даже не могу выразить, до чего я вам благодарен! Мне кажется, я никогда еще не слыхал ничего такого интересного. Я всегда очень любил математику, а теперь… теперь мне кажется, что это самая интересная вещь на свете!

— Что ж, молодой человек, — ответил ему Мнимий Радиксович, приветливо улыбаясь, — я, конечно, в этом деле не судья, но возможно, что вы не так далеки от истины.

После этого Илюша и Радикс сердечно распрощались с гостеприимным хозяином и не спеша, стали спускаться с Лежандровой горки. Радикс пояснил Илюше, что горка эта называется так, но имени математика Лежандра, который высказал о теореме Ферма некоторое очень тонкое замечание.

— Как все это интересно! Что за прелесть, эти комплексные человечки! — воскликнул Илюша.

— Не забудь, однако, — заметил Радикс, — что все это довольно трудно. Мир этих человечков отличается рядом свое-

— 92 —

образных и неожиданных особенностей, которые не так-то просто изучить. А без такого изучения ты от них не многого добьешься!

— Пусть трудно, но, по-моему, лучше заниматься трудным делом, только чтобы оно было интересное. Ты как думаешь?

— Точно! — сказал Радикс.

— Вот бы, — сказал мечтательно Илюша, — мне все это выучить, стать математиком и доказать эту теорему!..