Знание - сила, 1998 № 01 (847)

Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал для молодежи

Издается с 1926 года

ЗНАНИЕ - СИЛА ЖУРНАЛ, КОТОРЫЙ УМНЫЕ ЛЮДИ ЧИТАЮТ УЖЕ 70 ЛЕТ!

На нашей обложке фрагмент картины Константина Бранкузи «Бесконечная колонна». Куда идет она? Мы сочли возможным иллюстрировать этой картиной тему «“Новые русские“ в новой России»

Александр Семенов

Прошла новогодняя ночь. Конечно, она прекрасна: все родные и близкие за одним столом, елка с хорошо знакомыми игрушками, бокалы шампанского, перезвон Кремлевских курантов. С другой стороны — одни и те же лица, старые шутки и «Ирония судьбы» — на-до-е-ло! Хочется чего-то большого и светлого. Предлагаю вам в новом году заняться делом новым, нелегким, но увлекательным — придумыванием новых наук или, на крайний случай, новых областей науки. Вам не понадобятся ни многокилометровые ускорители, ни космические телескопы — только фантазия и немного свободного времени. А я постараюсь убедить вас в том, что многие серьезные научные разделы выросли из самых простых вопросов.

И не надо смущаться чопорного вида некоторых представителей научной общественности, считающих, что только Большие Вопросы могут привести к Большим Ответам,— это снобизм. Ответим им, что все гениальное — просто. Придется закрыть глаза даже на мнение нобелевского лауреата в области иммунологии Питера Медавара, который в своей очень неплохой книге «Советы молодым ученым» писал: «Любой ученый независимо от возраста, если он хочет сделать серьезное открытие, должен работать над серьезными проблемами». Простим этим ученым мужам их самолюбование и упоение собственной важностью — не стоит себе портить настроение в начале наступившего года. Давайте поскорее займемся делом.

Первый самый известный пример простоты, породившей научную теорию,— яблоко, упавшее на голову сэра Исаака Ньютона. Он сам потом рассказывал, как в тот момент думал, что та же сила, что тянет к Земле яблоко, притягивает и Луну. Так родился закон всемирного тяготения. Многим историкам науки не по душе такое «опошление» Великого. Ричард Вестфаль из университета в штате Индиана (США) пишет. «Подобная история вульгаризует идею гравитации, представляя ее, как минутное озарение. Но никакое озарение не может существенно повлиять на ход научного прогресса». Простите, уважаемый эксперт, позвольте вам не поверить.

Не напомнить ли вам историю 1654 года, когда известный бретер, любитель покутить и поклонник юр всех сортов шевалье Гомбо Антуан де Мере пришел с необычной просьбой к своему ученому другу — французскому математику и философу Блезу Паскалю. Он попросил посчитать на самой строгой научной основе, какие комбинации костей более выгодны по причине их частого выпадания. У Паскаля были некоторые соображения на этот счет, но из научной добросовестности он обратился к еще более крупному знатоку — математику Пьеру Ферма. Из их обсуждений родилась новая наука — теория вероятностей. Любопытно, что де Мере поставил перед учеными и другие вопросы. Например, если при игре двух благородных мужей, цель которой — набор определенного числа очков, им вдруг вздумалось прервать игру по какой-либо важной причине — посетить, скажем, ближайший трактир,— как они должны поделить выигрыш? Для ответа на этот простой вопрос Паскалю и Ферма пришлось изобрести комбинаторику, чтобы пересчитывать различные пути реализации событий.

Рожденная из столь низменных человеческих страстей, как игра в кости, теория вероятностей сегодня царит и в теоретических высотах квантовой механики и в обработке экспериментальных данных, где без нее просто нельзя обойтись.

Во времена Паскаля люди не чурались поисков ответа на простые вопросы. В 1696 году Иоганн Бернулли задался таким, к примеру: по какой кривой надо изогнуть кусок проволоки, чтобы бусина скользнула по нему из одной точки в другую за наименьшее время. Самый простой ответ — по прямой линии — оказывается неправильным. Он справедлив лишь, когда две точки находятся на вертикали, одна под другой.

Проблема оказалась совершенно нетривиальной, и за нее взялись величайшие математики Европы того времени вплоть до Ньютона. Решить задачу удалось многим и довольно быстро: эта кривая — циклоида. Ее описывает любая точка обода колеса велосипедиста при движении. Интересно другое: для решения задачи пришлось заложить основы вариационного исчисления — области, без которой сегодня не может обойтись ни один теоретик.

Законы движения, магнетизм, электричество и даже уравнения Шредингера для квантовой механики используют в том или ином виде вариационное исчисление, порожденное задачкой Бернулли. Немалый вклад в его развитие внес и швейцарский математик Леонард Эйлер, человек, славившийся своим умением извлекать высокую науку из простеньких задачек. Наиболее известен случай 1736 года с семью кенигсбергскими мостами, привлекший внимание ученых многих стран.

Рене Магрит. «Проницательность». Может быть, своей картиной художник пытается дать ответ на загадку: «Что сначала — курица или яйцо?»

Эйлер, живя в то время в Петербурге, также решил узнать, можно ли прогуляться по Кенигсбергу и пройти по каждому мосту всего один раз. Раздумья о маршруте прогулки вылились у него в двенадцатистраничную математическую статью, из которой следовало, что по одному из мостов наверняка придется пройти дважды. Для ответа на вопрос ему пришлось создать теорию графов и топологию. Сейчас идеи Эйлера задействованы в сложнейших проблемах транспортных перевозок и телекоммуникаций. Топология -- наука о формах — долго считалась уделом чистых математиков и лишь в нашем веке она оказалась полезной в самых разных отраслях знания, от генетики до физики элементарных частиц.

Эйлер не дожил до внедрения именно этих своих идей в науку и жизнь. Но порой простенькие вопросы быстрее находят путь к ответам и широким массам трудящихся. В 1921 году индийский физик Раман плыл к себе домой с какой-то конференции и размышлял о том, почему море синее. Ответ на этот простой вопрос дал еще великий лорд Рэлей: потому, что в нем отражается синее небо. Тогда Раман предположил, что если смотреть на море через специальное стекло-поляризатор, которое не пропустит отраженные лучи, то можно будет увидеть истинный цвет морских глубин. Сказано — сделано и ... Раман опять увидел синий цвет, что отвергало старое простое объяснение. Раман решил, что молекулы воды рассеивают синий цвет больше, чем другие цвета спектра. Опыты, поставленные в Индии, подтвердили его идею и в 1930 году принесли ему Нобелевскую премию: он открыл рамановскую спектроскопию, широко используемую сегодня для анализа жидкостей и твердых тел.