В Германии Декарт сделал еще одно важное открытие, но уже касающееся математики. Осенью 1620 г. он записал: «11 ноября я начал понимать основание чудесной науки». Речь шла об открытии основ аналитической геометрии. Позже Декарт определил приоритеты и в других отраслях знаний: в механике он указал на относительность покоя и движения, сформулировал общий закон действия и противодействия; в космогонии развил новую для науки идею естественного развития солнечной системы; в физиологии им установлена схема двигательных реакций, которая явилась одним из первых научных описаний рефлекторного акта.
Научным изысканиям Декарта во многом способствовали его связи с французскими учеными и философами. Особо важную роль сыграла завязавшаяся в конце 1620-х годов дружба с известным мыслителем и общественным деятелем Мареном Мерсенном. Окончив ту же коллегию Лa Флеш (на два года раньше Декарта), Мерсенн в дальнейшем стал монахом францисканского ордена. В то же время он был преподавателем философии и теологии и публиковал не только философские труды, но и работы по математике, механике, физике, музыке. Кружок ученых, образовавшийся вокруг него, впоследствии (уже после смерти его и Декарта) превратился во Французскую академию наук.
Наилучшие условия для дальнейшего развития и литературного оформления научной и философской мысли Декарт увидел в Нидерландах, куда и переселился осенью 1628 г. Средства позволяли ему снимать квартиры и дома в различных городах и сельских местностях этой страны. Поскольку своей семьи у Декарта не было, он с головой ушел в научную работу. Радость жизни для него всегда была радостью мысли в поисках истины. В одном из последних своих писем в марте 1649 г. философ, заметив, что здоровье тела – величайшее из человеческих благ, о котором забывают, когда оно есть, писал, что «познание истины – это как бы здоровье души: когда ею овладевают, о ней больше не думают».
В Нидерландах Декарт пробыл более двадцати лет (за это время он трижды наведывался на родину, где провел в общей сложности менее года). Сразу же после своего переезда туда он начал работать и над большим конкретно-научным и философским произведением, которое собирался назвать «Мир». На основе сложившихся у него принципов механики философ задумал отразить в нем картину всего мироздания. Летом 1633 г., когда работа была почти закончена, Декарт узнал о том, что папская инквизиция в Риме осудила опубликованный в 1632 г. труд Галилея «Диалог о двух главнейших системах мира – Птолемеевой и Коперниковой». Это известие произвело на Декарта тяжелое впечатление, ибо его «Мир» был написан на основе тех же принципов, что и произведение Галилея. Хотя на Нидерланды как на страну в основном протестантскую угрозы римской курии[23] и инквизиции не распространялись, Декарт, будучи католиком, отказался от публикации почти готового труда. Здесь проявились присущие философу осторожность и сдержанность. Правда, он мог бы издать свой труд, устранив ряд принципиальных положений, сближавших его с трактатом Галилея, но такого рода изъятия исказили бы произведение, и Декарт предпочел его не публиковать.
Естественно, Декарт не стал бы великим новатором в области философской науки, если бы не подверг сомнению все, что было достигнуто античными мудрецами. «То, чему учили древние, так незначительно и по большей части так маловероятно, что я не надеюсь приблизиться к истине иначе, как удаляясь от путей, которым они следовали».
Декарт и удалялся. Порою так далеко, что переставал быть понятным не только современникам, но и самому себе. В новой философии не было ни одного мыслителя, который бы не «прошелся» критическим пером по картезианскому наследию. Спиноза, Лейбниц, Вольф, Кант, Шеллинг и другие выдающиеся умы подвергали суждения Декарта беспощадному анализу, указывая на их путанность и противоречия. Особенно доставалось французскому мыслителю за выведение идеи Бога.
Следует заметить, что еще со времен Платона каждый философ стремился по-своему определить неопределимое, внести собственное понятие о Боге как о важнейшей трансцендентной[24] величине. Декарт подошел к этому вопросу не по-богословски, а по-философски. Сначала он определил материю как протяженность, в которой нет пустот. Бог является первичной причиной движения тел в протяженности. Он же и создатель всей этой материи. Движение также происходит благодаря божественной силе. Таким образом, Декарт был первым философом, допустившим существование движущегося первоначала, которое затем стало движущей силой материи.
Далее: все наши представления о мире человек получает непосредственно от Бога как творца движения и покоя, благодаря которым мы воспринимаем мир. В подобном духе Декарт выводил не менее известное доказательство бытия Бога, получившее впоследствии название «онтологического»: «Я мыслю о Боге, значит, он существует».
Следующее по важности понятие, рассмотренное Декартом, – соотношение души и тела. Душа, по Декарту, оказалась мыслящей, но не материальной. Сама по себе она недоступна материальным воздействиям, лишь при посредстве Бога в душе возникают представления о телесном.
По сути, Декарт ввел в философию идею абсолютной противоположности духа и тела, что затем было названо дуализмом[25]. Как указывали критики, введя свое понятие Бога, Декарт отказался от его познания, видя в Боге нечто предполагаемое, но не понятое.
В 1630-х и 1640-х годах Декарт продолжал разработку своей методологии физики и философии. Итогом этой работы стал труд «Рассуждение о методе», опубликованный в 1637 г. Это произведение представляет собой программный документ, в котором автор сформулировал все основные вопросы своей философии, как и направление естественно-научных исследований. Заключая в себе автобиографические моменты, оно формулировало и правила морали, которых Декарт твердо решил придерживаться в жизни.
В 1645–1648 гг., кроме активной переписки, в которой уточнялись и развивались многие философские и научные идеи, Декарт работал над сочинением «Описание человеческого тела. Об образовании животного». В нем он сделал попытку применить принципы своей физики к объяснению животного и человеческого организмов. Антропологическая проблематика, в фокусе которой было исследование телесных качеств и духовных свойств человека, составила содержание трактата «Страсти души», напечатанного в Нидерландах в конце 1649 года.
В это время Декарт находился уже в Стокгольме, куда выехал по приглашению королевы Христины, которая с его помощью намеревалась учредить в Швеции Академию наук (и даже сама пыталась овладеть принципами картезианства). Но пребывание Декарта в Стокгольме продлилось лишь несколько месяцев. Он скончался 11 февраля 1650 г. от сильной простуды, перешедшей в воспаление легких.
У Декарта и сегодня есть чему поучиться. Он был магом теорий и гипотез, философом, избиравшим нехоженые дороги, больше похожие на запутанные тропинки. Его интуиция была поразительной, а мужество достойно не только уважения, но и подражания. Да и как можно не восхищаться человеком, сказавшим: «Дайте мне материю и движение, и я построю вам из этого Вселенную».
ФЕРМА ПЬЕР
В III веке н. э. в Александрии жил и работал математик Диофант. Потомкам он оставил большой трактат «Арифметика», из тринадцати книг которого, к сожалению, сохранилось только шесть. Во второй книге «Арифметики» Диофант поставил вытекающую из теоремы Пифагора задачу. Он попытался представить данный квадрат в виде суммы двух рациональных квадратов. С этой задачей Диофант не справился, также не смог он доказать и невозможность ее решения.
Труд Диофанта долго оставался популярным среди математиков. В первой половине XVII века один из экземпляров «Арифметики» попал в Италию, был переведен на латынь и издан. В 1636 году это издание попало в руки Пьера Ферма – юриста из Тулузы. На полях второй книги «Арифметики» Ферма написал: «Наоборот, невозможно разложить ни куб на два куба, ни биквадрат на два биквадрата и вообще ни в какую степень, большую квадрата, на две степени с тем же показателем. Я открыл этому поистине чудесное доказательство, но эти поля для него слишком узки». В более привычном современному читателю виде это утверждение можно выразить так: уравнение Хn+Yn=Zn при n>2 не имеет целых положительных решений. К сожалению, не только на полях «Арифметики», но и вообще ни в каких бумагах Ферма не изложил свое «поистине чудесное доказательство». Так было положено начало одной из самых захватывающих проблем математики – доказательство Великой теоремы Ферма.
На протяжении трех с половиной веков математики всех стран не оставляли попытки доказать Великую теорему. Она даже стала причиной установления своеобразного антирекорда – теоремой, для которой было предложено наибольшее число неверных доказательств. Только в 1995 году победу над неприступной теоремой одержал математик Эндрю Уайлз. Его доказательство было основано на теориях и понятиях, во времена Ферма не существовавших, и изложено более чем на ста страницах. Действительно, полей «Арифметики» Диофанта Ферма могло бы не хватить. Кем же был этот человек, на три с лишним столетия поставивший в тупик математиков всего мира?
Биографические сведения о Пьере Ферма весьма отрывочны. Долгое время даже бытовало неверное мнение о том, что ученый родился в Тулузе, где он впоследствии долго жил и работал. Соответственно, не было никаких сведений и о родителях Ферма. Но в 1846 году некий адвокат обнаружил в архивах маленького городка Бомон-де-Ломань на юге Франции следующую запись: «Пьер, сын Доминика Ферма, буржуа и второго консулата города Бомона, крещен 20 августа 1601 г. Крестный отец – Пьер Ферма, купец и брат названного Доминика, крестная мать – Жанна Казнюв, и я (Дюма, викарий)». Таким образом, отец Пьера, Доминик Ферма, был богатым торговцем и к тому же занимал должность второго консула города, то есть имел достаточно высокое общественное положение. Мать знаменитого математика, Клер, происходила из семьи юриста и, скорее всего, была женщиной образованной. О детстве Пьера известно мало, но совершенно очевидно, что супруги Ферма дали сыну прекрасное образование. Он знал латинский, греческий, испанский и итальянский языки, писал стихи, был прекрасным знатоком античной литературы. Начальное образование Пьер, по-видимому, получил дома, а затем, скорее всего, обучался в школе при местном монастыре францисканцев.
Известно, что Ферма посещал лекции в Тулузском университете, а затем во второй половине 1620-х годов учился в Бордо. Именно в Бордо Пьер начал всерьез интересоваться математикой. Здесь он написал работу о восстановлении двух утерянных книг Аполлония Пергского «О плоских местах» и занимался проблемами наибольших и наименьших величин. Относящиеся к 1629 году работы, посвященные последней тематике, стали началом ряда исследований, считающихся основным вкладом Ферма в развитие математики. Между тем, основным своим занятием Пьер считал юриспруденцию. Образование он закончил в университете Орлеана, где получил степень бакалавра права.
В 1631 году Ферма купил патент советника в парламенте Тулузы (парламенты городов исполняли судебные функции). Пьер был всесторонне одаренным человеком. Он замечательно справлялся со своими профессиональными обязанностями и снискал себе славу прекрасного юриста. С тех пор и на протяжении всей жизни Ферма состоял на различных государственных должностях и сделал неплохую карьеру. Наукой же он занимался в свободное от основной работы время.
В том же 1631 году Ферма женился на Луизе де Лонг – дальней родственнице своей матери. Брак оказался вполне счастливым и многодетным, Луиза подарила своему мужу пятерых детей. Старший из них, Сэмюель, впоследствии стал достаточно известным в свое время ученым и поэтом, а кроме того, он оказал большую услугу математикам и исследователям последующих поколений. Дело в том, что свои работы Пьер Ферма практически не публиковал, исключение составляет только изданная в 1660 году диссертация «О сравнении кривых линий прямыми». Он неоднократно пытался начать работу по подготовке к изданию собрания своих сочинений, но времени, остающегося от юридической деятельности, постоянно не хватало. Уже после смерти ученого его сын смог реализовать эту идею. В 1679 году Сэмюель Ферма издал собрание математических работ отца под названием «Различные математические работы доктора Пьера де Ферма, выбранные из его писем или к нему, написанных по математическим вопросам и по физике ученейшими мужами на французском, латинском или итальянском языках».
Подробности научной работы Ферма коллеги-современники узнавали по обширной переписке, которую ученый вел с ведущими математиками Европы того времени: Мерсенном, Робервалем, отцом и сыном Паскалями, Декартом, Френиклем, Каркави, Гассенди, Сенье, Булльо, Дигби, Клерселье, Лалувером, Гюйгенсом. Дело в том, что переписка между учеными в те времена была, пожалуй, основным методом передачи научной информации. Основным адресатом Ферма был аббат Мерсенн. Об этом интереснейшем человеке следует сказать несколько слов. Никаких серьезных научных открытий Мерсенн не сделал, тем не менее, его вклад в развитие науки очень велик. На протяжении 30 лет он возглавлял кружок, в который входили все ведущие математики и физики Парижа. В дальнейшем именно кружок Мерсенна стал основой для создания Парижской академии наук. Кроме того, аббат выполнял очень трудоемкую и важную «диспетчерскую» функцию, в чем-то напоминающую работу современных научных журналов. Он размножал приходившие на его адрес письма и отправлял их всем ученым, работа которых была связана с затронутой в данном случае проблемой. Состоять в переписке с Мерсенном было большой честью для ученых того времени.
В 1636 году Ферма писал Мерсенну: «Святой отец! Я Вам чрезвычайно признателен за честь, которую Вы мне оказали, подав надежду на то, что мы сможем беседовать письменно…Я буду очень рад узнать от Вас о всех новых трактатах и книгах по математике, которые появились за последние пять-шесть лет…Я нашел также много аналитических методов для различных проблем, как числовых, так и геометрических, для решения которых анализ Виета недостаточен. Всем этим я поделюсь с Вами, когда Вы захотите, и притом без всякого высокомерия, от которого я более свободен и более далек, чем любой другой человек на свете».
Здесь следует сказать, что корреспонденты Мерсенна не слишком благосклонно встретили нового участника переписки. Многие идеи Ферма показались его коллегам спорными, а многочисленные задачи, которые он излагал в своих письмах, часто казались им неразрешимыми. Иногда так и было на самом деле: решения самого Ферма оказывались ошибочными. Особо конфронтационной была переписка Ферма с Рене Декартом. «Выскочка из Тулузы» осмеливался оспаривать некоторые суждения «великого координатора». Свой ответ на одно из писем Ферма Декарт даже назвал «Малый процесс Математики против господина Ферма», возможно, намекая на основной род занятий оппонента.
Как и большинство ученых-современников, Ферма интересовался самым широким кругом математических проблем. Его не без основания считают одним из основоположников теории чисел. Ферма создал универсальный метод нахождения делителей произвольного числа, открыл теорему, согласно которой произвольное число можно представить суммой не более четырех квадратов. Также ему принадлежит честь открытия двух «именных» теорем: «малой» и «большой». Эти теоремы сыграли большую роль в развитии теории чисел. «Малая» теорема гласит: для любого простого p и любого a > = 1, которое не делится на p, разность ap–1–1 делится на p. Несколько видоизмененная «малая теорема» Ферма стала самым простым и эффективным способом нахождения простых чисел. Интересно, что изложив эту теорему в одном из писем, Ферма сделал приписку: «Я бы Вам прислал доказательство, если бы не опасался быть слишком длинным». Доказательств этой теоремы Ферма не оставил, возможно, потому, что не имел их. «Малая теорема» Ферма была доказана Лейбницем.
Об истории «большой теоремы» Ферма следует рассказать поподробнее. Как мы уже писали в начале статьи, сам Ферма на полях «Арифметики» Диофанта изложил теорему и сообщил, что нашел ее доказательство. Но записи самого доказательства Ферма не оставил. По мнению современных ученых, Ферма и не доказал свою знаменитую теорему, а либо создал ошибочное доказательство, либо сознательно ввел в заблуждение своих коллег. В пользу такой точки зрения, например, свидетельствует тот факт, что позднее сам Ферма вывел доказательства своей теоремы только для частных случаев: X4 + Y4 = Z4 и X3 + Y3 = Z3. На протяжении трех с лишним веков математики всего мира пытались найти доказательство теоремы Ферма в общем виде с такой же настойчивостью, с какой алхимики искали философский камень. Также появлялись предположения, что теорема неверна, но это тоже необходимо было доказать.
В XVIII в. Леонард Эйлер повторил утерянные доказательства Ферма для степеней 4 и 3, но с доказательством для степени 5 не справился. Однако в ходе работы над этой проблемой Эйлер ввел так называемые комплексные числа[26]. С доказательством теоремы для n = 5 справился француз Лежандр (1752–1833), для 7-й степени – немец Дирихле (1805–1859). Работали над теоремой Ферма и такие ученые, как Гаусс, Галуа, Куммер (1810–1893). Все эти ученые внесли колоссальный вклад в развитие теории чисел, поскольку попытки доказать «упрямую» теорему привели к громадному числу математических открытий и появлению большого количества новых теорий и направлений математики.
Несмотря на трехвековую осаду, в результате которой под натиском математиков падали все новые и новые частные случаи, цитадель, т. е. доказательство теоремы в общем виде, оставалась непокоренной практически до конца XX века. В 1908 году немец Вольфскель завещал премию в сто тысяч марок тому, кто докажет теорему. Это вызвало новый массовый штурм, ни к чему, однако, не приведший. Например, Геттингенское математическое общество только за три года получило более тысячи неверных доказательств. Его сотрудники даже заготовили бланк «Ваше доказательство содержит ошибку на стр. _____, которая заключается в том, что ______». В научном мире появилось полупрезрительное слово «ферматист», которым называли математиков, пытавшихся найти доказательство теоремы. При этом справедливость самой теоремы не вызывала сомнений. Позже с помощью компьютеров она была подтверждена для степеней меньше 5500.
Однако, как мы уже упоминали, только в 1995 году теорема стала теоремой, а не многократно подтвержденной гипотезой. Покоривший ее Эндрю Уайлз сначала доказал революционную гипотезу, которую в 1955 году выдвинул талантливый японский математик Ютака Танияма. Но это никак не могло быть тем доказательством, которое якобы нашел Ферма. Поэтому простор для работы «ферматистов» остается и сейчас.
Среди заслуг Пьера Ферма стоит отметить не только создание теории чисел. Работа «Метод отыскания наибольших и наименьших значений», написанная еще в 1629 году, положила начало дифференциальному и интегральному исчислению. Вместе с Рене Декартом, отношения с которым после двух лет довольно резкой переписки наладились, его считают одним из основоположников аналитической геометрии. Здесь следует сказать, что Ферма, по-видимому, раньше Декарта пришел к идее системы координат, впоследствии названной декартовой. Труд Ферма «Введение к теории плоских и пространственных мест» стал известен в 1836 году. В нем ученый показал, что прямые описываются уравнениями 1-й степени, а конические сечения – 2-й. Также к числу математических работ Ферма относятся и исследования в области теории вероятности.
Пьер Ферма оставил заметный след и в физике. Одна из последних работ ученого «Синтез для рефракции» (1662) излагает так называемый «принцип Ферма», который является основным принципом геометрической оптики. Он гласит, что свет распространяется между двумя точками по тому пути, прохождение которого требует минимального времени.
Кроме математики и физики, Пьер Ферма выступал и в еще одной научной ипостаси. Как мы уже отмечали, он прекрасно разбирался в античной литературе. Говорили, что не займись Ферма математикой, он мог бы стать прекрасным филологом-специалистом по греческой литературе и этим обессмертил бы свое имя. О глубине его познаний в этой области говорит то, что издатели и переводчики, работая над произведениями греческих писателей, часто обращались к Ферма за комментариями по поводу трудных для понимания мест.
12 января 1665 года во время одной из своих деловых поездок Пьер Ферма умер. «Это был один из наиболее замечательных умов нашего века, – говорилось в его некрологе, – такой универсальный гений и такой разносторонний, что если бы все ученые не воздали должное его необыкновенным заслугам, то трудно было бы поверить всем вещам, которые нужно о нем сказать, чтобы ничего не упустить в нашем похвальном слове».
ПАСКАЛЬ БЛЕЗ
Блез Паскаль принадлежал к тому редкому типу мыслителей, которые сочетали в своем творчестве гений ученого и изобретателя, глубину философских открытий и дарование великолепного писателя. Правда, сам он считал себя только ученым и к современной ему философии относился весьма скептически. Но в европейской истории немного найдется ученых, оставивших столь же глубокий след в философской мысли. Влияние идей Паскаля испытали Лейбниц и Руссо, Гельвеций и Якоби, Шопенгауэр и Фейербах, Ницше и Бергсон. На протяжении трех веков Паскаля возвеличивали и опровергали, чтили как мудреца и обвиняли в серьезных ошибках. Одно оставалось неизменным: об этом французском философе невозможно было умолчать, скрыть свое мнение о нем – так глубоко его идеи проникли в умы людей.
Блез Паскаль родился 19 июня 1623 г. во французском городе Клермон-Ферране, расположенном в живописной области Овернь. Его предки получили дворянское звание еще в XV в. Многие из них занимали высокие государственные должности и пользовались почетом и уважением. Отец будущего философа Этьен Паскаль был человеком образованным и даровитым. Он исполнял обязанности выборного королевского советника финансово-податного округа Овернь, а затем, будучи человеком состоятельным, купил еще и должность второго президента палаты сборов в соседнем городе Монферране. Мать Блеза, дочь судьи Антуанетта Бегонь, скончалась в 1625 г., оставив сиротами шестилетнюю Жильберту, двухлетнего Блеза и крошку Жаклину, которой исполнилось всего несколько месяцев.
После смерти Антуанетты 38-летний Этьен Паскаль решил больше не жениться, а полностью посвятить себя воспитанию детей. Обладая незаурядными педагогическими способностями, он сумел дать дочерям и сыну прекрасное образование. Этьен занимался с ними классическими языками, грамматикой, математикой, историей и географией, то есть теми науками, которым обучали детей из образованных дворянских семей того времени.
Биографы единодушно отмечают одаренность и даже гениальность, проявленные Паскалем в раннем детстве. Причем с возрастом эти качества личности не исчезли, как нередко бывает с маленькими вундеркиндами, а, наоборот, закрепились и развились необычайно. Обладая феноменальной памятью, юный Блез мог с легкостью производить в уме сложные математические вычисления, а в десять лет он написал «Трактат о звуках», в котором приходил к отнюдь не детским выводам, верно фиксируя природу колебаний частиц звучащего тела.
Научные наблюдения Блез продолжил и в Париже, куда Этьен Паскаль переехал, посчитав, что в столице у детей будет больше возможностей для основательного изучения наук. И действительно, там Блез значительно углубил свои знания, особенно в математике, приняв участие в научном кружке францисканского монаха Марено Марсенно, одного из самых образованных людей XVII в. Результаты не замедлили сказаться. В 16 лет Блез написал сочинение под названием «Опыт о конических сечениях», вошедшее в золотой фонд математической науки и названное впоследствии «Великой Паскалевой теоремой». Это открытие сделало Блеза Паскаля знаменитым среди французских ученых. Вместе со своей сестрой Жаклиной он был даже представлен самому кардиналу Ришелье. Кстати, эта высокая аудиенция спасла Этьена Паскаля от разорения, которое ему грозило в связи с экономическими санкциями для Франции, вступившей в Тридцатилетнюю войну. А сам Этьен, благодаря своему гениальному сыну, был удостоен высокой должности в провинции – интенданта Руанского генеральства.
Научным изысканиям Декарта во многом способствовали его связи с французскими учеными и философами. Особо важную роль сыграла завязавшаяся в конце 1620-х годов дружба с известным мыслителем и общественным деятелем Мареном Мерсенном. Окончив ту же коллегию Лa Флеш (на два года раньше Декарта), Мерсенн в дальнейшем стал монахом францисканского ордена. В то же время он был преподавателем философии и теологии и публиковал не только философские труды, но и работы по математике, механике, физике, музыке. Кружок ученых, образовавшийся вокруг него, впоследствии (уже после смерти его и Декарта) превратился во Французскую академию наук.
Наилучшие условия для дальнейшего развития и литературного оформления научной и философской мысли Декарт увидел в Нидерландах, куда и переселился осенью 1628 г. Средства позволяли ему снимать квартиры и дома в различных городах и сельских местностях этой страны. Поскольку своей семьи у Декарта не было, он с головой ушел в научную работу. Радость жизни для него всегда была радостью мысли в поисках истины. В одном из последних своих писем в марте 1649 г. философ, заметив, что здоровье тела – величайшее из человеческих благ, о котором забывают, когда оно есть, писал, что «познание истины – это как бы здоровье души: когда ею овладевают, о ней больше не думают».
В Нидерландах Декарт пробыл более двадцати лет (за это время он трижды наведывался на родину, где провел в общей сложности менее года). Сразу же после своего переезда туда он начал работать и над большим конкретно-научным и философским произведением, которое собирался назвать «Мир». На основе сложившихся у него принципов механики философ задумал отразить в нем картину всего мироздания. Летом 1633 г., когда работа была почти закончена, Декарт узнал о том, что папская инквизиция в Риме осудила опубликованный в 1632 г. труд Галилея «Диалог о двух главнейших системах мира – Птолемеевой и Коперниковой». Это известие произвело на Декарта тяжелое впечатление, ибо его «Мир» был написан на основе тех же принципов, что и произведение Галилея. Хотя на Нидерланды как на страну в основном протестантскую угрозы римской курии[23] и инквизиции не распространялись, Декарт, будучи католиком, отказался от публикации почти готового труда. Здесь проявились присущие философу осторожность и сдержанность. Правда, он мог бы издать свой труд, устранив ряд принципиальных положений, сближавших его с трактатом Галилея, но такого рода изъятия исказили бы произведение, и Декарт предпочел его не публиковать.
Естественно, Декарт не стал бы великим новатором в области философской науки, если бы не подверг сомнению все, что было достигнуто античными мудрецами. «То, чему учили древние, так незначительно и по большей части так маловероятно, что я не надеюсь приблизиться к истине иначе, как удаляясь от путей, которым они следовали».
Декарт и удалялся. Порою так далеко, что переставал быть понятным не только современникам, но и самому себе. В новой философии не было ни одного мыслителя, который бы не «прошелся» критическим пером по картезианскому наследию. Спиноза, Лейбниц, Вольф, Кант, Шеллинг и другие выдающиеся умы подвергали суждения Декарта беспощадному анализу, указывая на их путанность и противоречия. Особенно доставалось французскому мыслителю за выведение идеи Бога.
Следует заметить, что еще со времен Платона каждый философ стремился по-своему определить неопределимое, внести собственное понятие о Боге как о важнейшей трансцендентной[24] величине. Декарт подошел к этому вопросу не по-богословски, а по-философски. Сначала он определил материю как протяженность, в которой нет пустот. Бог является первичной причиной движения тел в протяженности. Он же и создатель всей этой материи. Движение также происходит благодаря божественной силе. Таким образом, Декарт был первым философом, допустившим существование движущегося первоначала, которое затем стало движущей силой материи.
Далее: все наши представления о мире человек получает непосредственно от Бога как творца движения и покоя, благодаря которым мы воспринимаем мир. В подобном духе Декарт выводил не менее известное доказательство бытия Бога, получившее впоследствии название «онтологического»: «Я мыслю о Боге, значит, он существует».
Следующее по важности понятие, рассмотренное Декартом, – соотношение души и тела. Душа, по Декарту, оказалась мыслящей, но не материальной. Сама по себе она недоступна материальным воздействиям, лишь при посредстве Бога в душе возникают представления о телесном.
По сути, Декарт ввел в философию идею абсолютной противоположности духа и тела, что затем было названо дуализмом[25]. Как указывали критики, введя свое понятие Бога, Декарт отказался от его познания, видя в Боге нечто предполагаемое, но не понятое.
В 1630-х и 1640-х годах Декарт продолжал разработку своей методологии физики и философии. Итогом этой работы стал труд «Рассуждение о методе», опубликованный в 1637 г. Это произведение представляет собой программный документ, в котором автор сформулировал все основные вопросы своей философии, как и направление естественно-научных исследований. Заключая в себе автобиографические моменты, оно формулировало и правила морали, которых Декарт твердо решил придерживаться в жизни.
В 1645–1648 гг., кроме активной переписки, в которой уточнялись и развивались многие философские и научные идеи, Декарт работал над сочинением «Описание человеческого тела. Об образовании животного». В нем он сделал попытку применить принципы своей физики к объяснению животного и человеческого организмов. Антропологическая проблематика, в фокусе которой было исследование телесных качеств и духовных свойств человека, составила содержание трактата «Страсти души», напечатанного в Нидерландах в конце 1649 года.
В это время Декарт находился уже в Стокгольме, куда выехал по приглашению королевы Христины, которая с его помощью намеревалась учредить в Швеции Академию наук (и даже сама пыталась овладеть принципами картезианства). Но пребывание Декарта в Стокгольме продлилось лишь несколько месяцев. Он скончался 11 февраля 1650 г. от сильной простуды, перешедшей в воспаление легких.
У Декарта и сегодня есть чему поучиться. Он был магом теорий и гипотез, философом, избиравшим нехоженые дороги, больше похожие на запутанные тропинки. Его интуиция была поразительной, а мужество достойно не только уважения, но и подражания. Да и как можно не восхищаться человеком, сказавшим: «Дайте мне материю и движение, и я построю вам из этого Вселенную».
ФЕРМА ПЬЕР
(1601 г. – 1665 г.)
В III веке н. э. в Александрии жил и работал математик Диофант. Потомкам он оставил большой трактат «Арифметика», из тринадцати книг которого, к сожалению, сохранилось только шесть. Во второй книге «Арифметики» Диофант поставил вытекающую из теоремы Пифагора задачу. Он попытался представить данный квадрат в виде суммы двух рациональных квадратов. С этой задачей Диофант не справился, также не смог он доказать и невозможность ее решения.
Труд Диофанта долго оставался популярным среди математиков. В первой половине XVII века один из экземпляров «Арифметики» попал в Италию, был переведен на латынь и издан. В 1636 году это издание попало в руки Пьера Ферма – юриста из Тулузы. На полях второй книги «Арифметики» Ферма написал: «Наоборот, невозможно разложить ни куб на два куба, ни биквадрат на два биквадрата и вообще ни в какую степень, большую квадрата, на две степени с тем же показателем. Я открыл этому поистине чудесное доказательство, но эти поля для него слишком узки». В более привычном современному читателю виде это утверждение можно выразить так: уравнение Хn+Yn=Zn при n>2 не имеет целых положительных решений. К сожалению, не только на полях «Арифметики», но и вообще ни в каких бумагах Ферма не изложил свое «поистине чудесное доказательство». Так было положено начало одной из самых захватывающих проблем математики – доказательство Великой теоремы Ферма.
На протяжении трех с половиной веков математики всех стран не оставляли попытки доказать Великую теорему. Она даже стала причиной установления своеобразного антирекорда – теоремой, для которой было предложено наибольшее число неверных доказательств. Только в 1995 году победу над неприступной теоремой одержал математик Эндрю Уайлз. Его доказательство было основано на теориях и понятиях, во времена Ферма не существовавших, и изложено более чем на ста страницах. Действительно, полей «Арифметики» Диофанта Ферма могло бы не хватить. Кем же был этот человек, на три с лишним столетия поставивший в тупик математиков всего мира?
Биографические сведения о Пьере Ферма весьма отрывочны. Долгое время даже бытовало неверное мнение о том, что ученый родился в Тулузе, где он впоследствии долго жил и работал. Соответственно, не было никаких сведений и о родителях Ферма. Но в 1846 году некий адвокат обнаружил в архивах маленького городка Бомон-де-Ломань на юге Франции следующую запись: «Пьер, сын Доминика Ферма, буржуа и второго консулата города Бомона, крещен 20 августа 1601 г. Крестный отец – Пьер Ферма, купец и брат названного Доминика, крестная мать – Жанна Казнюв, и я (Дюма, викарий)». Таким образом, отец Пьера, Доминик Ферма, был богатым торговцем и к тому же занимал должность второго консула города, то есть имел достаточно высокое общественное положение. Мать знаменитого математика, Клер, происходила из семьи юриста и, скорее всего, была женщиной образованной. О детстве Пьера известно мало, но совершенно очевидно, что супруги Ферма дали сыну прекрасное образование. Он знал латинский, греческий, испанский и итальянский языки, писал стихи, был прекрасным знатоком античной литературы. Начальное образование Пьер, по-видимому, получил дома, а затем, скорее всего, обучался в школе при местном монастыре францисканцев.
Известно, что Ферма посещал лекции в Тулузском университете, а затем во второй половине 1620-х годов учился в Бордо. Именно в Бордо Пьер начал всерьез интересоваться математикой. Здесь он написал работу о восстановлении двух утерянных книг Аполлония Пергского «О плоских местах» и занимался проблемами наибольших и наименьших величин. Относящиеся к 1629 году работы, посвященные последней тематике, стали началом ряда исследований, считающихся основным вкладом Ферма в развитие математики. Между тем, основным своим занятием Пьер считал юриспруденцию. Образование он закончил в университете Орлеана, где получил степень бакалавра права.
В 1631 году Ферма купил патент советника в парламенте Тулузы (парламенты городов исполняли судебные функции). Пьер был всесторонне одаренным человеком. Он замечательно справлялся со своими профессиональными обязанностями и снискал себе славу прекрасного юриста. С тех пор и на протяжении всей жизни Ферма состоял на различных государственных должностях и сделал неплохую карьеру. Наукой же он занимался в свободное от основной работы время.
В том же 1631 году Ферма женился на Луизе де Лонг – дальней родственнице своей матери. Брак оказался вполне счастливым и многодетным, Луиза подарила своему мужу пятерых детей. Старший из них, Сэмюель, впоследствии стал достаточно известным в свое время ученым и поэтом, а кроме того, он оказал большую услугу математикам и исследователям последующих поколений. Дело в том, что свои работы Пьер Ферма практически не публиковал, исключение составляет только изданная в 1660 году диссертация «О сравнении кривых линий прямыми». Он неоднократно пытался начать работу по подготовке к изданию собрания своих сочинений, но времени, остающегося от юридической деятельности, постоянно не хватало. Уже после смерти ученого его сын смог реализовать эту идею. В 1679 году Сэмюель Ферма издал собрание математических работ отца под названием «Различные математические работы доктора Пьера де Ферма, выбранные из его писем или к нему, написанных по математическим вопросам и по физике ученейшими мужами на французском, латинском или итальянском языках».
Подробности научной работы Ферма коллеги-современники узнавали по обширной переписке, которую ученый вел с ведущими математиками Европы того времени: Мерсенном, Робервалем, отцом и сыном Паскалями, Декартом, Френиклем, Каркави, Гассенди, Сенье, Булльо, Дигби, Клерселье, Лалувером, Гюйгенсом. Дело в том, что переписка между учеными в те времена была, пожалуй, основным методом передачи научной информации. Основным адресатом Ферма был аббат Мерсенн. Об этом интереснейшем человеке следует сказать несколько слов. Никаких серьезных научных открытий Мерсенн не сделал, тем не менее, его вклад в развитие науки очень велик. На протяжении 30 лет он возглавлял кружок, в который входили все ведущие математики и физики Парижа. В дальнейшем именно кружок Мерсенна стал основой для создания Парижской академии наук. Кроме того, аббат выполнял очень трудоемкую и важную «диспетчерскую» функцию, в чем-то напоминающую работу современных научных журналов. Он размножал приходившие на его адрес письма и отправлял их всем ученым, работа которых была связана с затронутой в данном случае проблемой. Состоять в переписке с Мерсенном было большой честью для ученых того времени.
В 1636 году Ферма писал Мерсенну: «Святой отец! Я Вам чрезвычайно признателен за честь, которую Вы мне оказали, подав надежду на то, что мы сможем беседовать письменно…Я буду очень рад узнать от Вас о всех новых трактатах и книгах по математике, которые появились за последние пять-шесть лет…Я нашел также много аналитических методов для различных проблем, как числовых, так и геометрических, для решения которых анализ Виета недостаточен. Всем этим я поделюсь с Вами, когда Вы захотите, и притом без всякого высокомерия, от которого я более свободен и более далек, чем любой другой человек на свете».
Здесь следует сказать, что корреспонденты Мерсенна не слишком благосклонно встретили нового участника переписки. Многие идеи Ферма показались его коллегам спорными, а многочисленные задачи, которые он излагал в своих письмах, часто казались им неразрешимыми. Иногда так и было на самом деле: решения самого Ферма оказывались ошибочными. Особо конфронтационной была переписка Ферма с Рене Декартом. «Выскочка из Тулузы» осмеливался оспаривать некоторые суждения «великого координатора». Свой ответ на одно из писем Ферма Декарт даже назвал «Малый процесс Математики против господина Ферма», возможно, намекая на основной род занятий оппонента.
Как и большинство ученых-современников, Ферма интересовался самым широким кругом математических проблем. Его не без основания считают одним из основоположников теории чисел. Ферма создал универсальный метод нахождения делителей произвольного числа, открыл теорему, согласно которой произвольное число можно представить суммой не более четырех квадратов. Также ему принадлежит честь открытия двух «именных» теорем: «малой» и «большой». Эти теоремы сыграли большую роль в развитии теории чисел. «Малая» теорема гласит: для любого простого p и любого a > = 1, которое не делится на p, разность ap–1–1 делится на p. Несколько видоизмененная «малая теорема» Ферма стала самым простым и эффективным способом нахождения простых чисел. Интересно, что изложив эту теорему в одном из писем, Ферма сделал приписку: «Я бы Вам прислал доказательство, если бы не опасался быть слишком длинным». Доказательств этой теоремы Ферма не оставил, возможно, потому, что не имел их. «Малая теорема» Ферма была доказана Лейбницем.
Об истории «большой теоремы» Ферма следует рассказать поподробнее. Как мы уже писали в начале статьи, сам Ферма на полях «Арифметики» Диофанта изложил теорему и сообщил, что нашел ее доказательство. Но записи самого доказательства Ферма не оставил. По мнению современных ученых, Ферма и не доказал свою знаменитую теорему, а либо создал ошибочное доказательство, либо сознательно ввел в заблуждение своих коллег. В пользу такой точки зрения, например, свидетельствует тот факт, что позднее сам Ферма вывел доказательства своей теоремы только для частных случаев: X4 + Y4 = Z4 и X3 + Y3 = Z3. На протяжении трех с лишним веков математики всего мира пытались найти доказательство теоремы Ферма в общем виде с такой же настойчивостью, с какой алхимики искали философский камень. Также появлялись предположения, что теорема неверна, но это тоже необходимо было доказать.
В XVIII в. Леонард Эйлер повторил утерянные доказательства Ферма для степеней 4 и 3, но с доказательством для степени 5 не справился. Однако в ходе работы над этой проблемой Эйлер ввел так называемые комплексные числа[26]. С доказательством теоремы для n = 5 справился француз Лежандр (1752–1833), для 7-й степени – немец Дирихле (1805–1859). Работали над теоремой Ферма и такие ученые, как Гаусс, Галуа, Куммер (1810–1893). Все эти ученые внесли колоссальный вклад в развитие теории чисел, поскольку попытки доказать «упрямую» теорему привели к громадному числу математических открытий и появлению большого количества новых теорий и направлений математики.
Несмотря на трехвековую осаду, в результате которой под натиском математиков падали все новые и новые частные случаи, цитадель, т. е. доказательство теоремы в общем виде, оставалась непокоренной практически до конца XX века. В 1908 году немец Вольфскель завещал премию в сто тысяч марок тому, кто докажет теорему. Это вызвало новый массовый штурм, ни к чему, однако, не приведший. Например, Геттингенское математическое общество только за три года получило более тысячи неверных доказательств. Его сотрудники даже заготовили бланк «Ваше доказательство содержит ошибку на стр. _____, которая заключается в том, что ______». В научном мире появилось полупрезрительное слово «ферматист», которым называли математиков, пытавшихся найти доказательство теоремы. При этом справедливость самой теоремы не вызывала сомнений. Позже с помощью компьютеров она была подтверждена для степеней меньше 5500.
Однако, как мы уже упоминали, только в 1995 году теорема стала теоремой, а не многократно подтвержденной гипотезой. Покоривший ее Эндрю Уайлз сначала доказал революционную гипотезу, которую в 1955 году выдвинул талантливый японский математик Ютака Танияма. Но это никак не могло быть тем доказательством, которое якобы нашел Ферма. Поэтому простор для работы «ферматистов» остается и сейчас.
Среди заслуг Пьера Ферма стоит отметить не только создание теории чисел. Работа «Метод отыскания наибольших и наименьших значений», написанная еще в 1629 году, положила начало дифференциальному и интегральному исчислению. Вместе с Рене Декартом, отношения с которым после двух лет довольно резкой переписки наладились, его считают одним из основоположников аналитической геометрии. Здесь следует сказать, что Ферма, по-видимому, раньше Декарта пришел к идее системы координат, впоследствии названной декартовой. Труд Ферма «Введение к теории плоских и пространственных мест» стал известен в 1836 году. В нем ученый показал, что прямые описываются уравнениями 1-й степени, а конические сечения – 2-й. Также к числу математических работ Ферма относятся и исследования в области теории вероятности.
Пьер Ферма оставил заметный след и в физике. Одна из последних работ ученого «Синтез для рефракции» (1662) излагает так называемый «принцип Ферма», который является основным принципом геометрической оптики. Он гласит, что свет распространяется между двумя точками по тому пути, прохождение которого требует минимального времени.
Кроме математики и физики, Пьер Ферма выступал и в еще одной научной ипостаси. Как мы уже отмечали, он прекрасно разбирался в античной литературе. Говорили, что не займись Ферма математикой, он мог бы стать прекрасным филологом-специалистом по греческой литературе и этим обессмертил бы свое имя. О глубине его познаний в этой области говорит то, что издатели и переводчики, работая над произведениями греческих писателей, часто обращались к Ферма за комментариями по поводу трудных для понимания мест.
12 января 1665 года во время одной из своих деловых поездок Пьер Ферма умер. «Это был один из наиболее замечательных умов нашего века, – говорилось в его некрологе, – такой универсальный гений и такой разносторонний, что если бы все ученые не воздали должное его необыкновенным заслугам, то трудно было бы поверить всем вещам, которые нужно о нем сказать, чтобы ничего не упустить в нашем похвальном слове».
ПАСКАЛЬ БЛЕЗ
(1623 г. – 1662 г.)
Блез Паскаль принадлежал к тому редкому типу мыслителей, которые сочетали в своем творчестве гений ученого и изобретателя, глубину философских открытий и дарование великолепного писателя. Правда, сам он считал себя только ученым и к современной ему философии относился весьма скептически. Но в европейской истории немного найдется ученых, оставивших столь же глубокий след в философской мысли. Влияние идей Паскаля испытали Лейбниц и Руссо, Гельвеций и Якоби, Шопенгауэр и Фейербах, Ницше и Бергсон. На протяжении трех веков Паскаля возвеличивали и опровергали, чтили как мудреца и обвиняли в серьезных ошибках. Одно оставалось неизменным: об этом французском философе невозможно было умолчать, скрыть свое мнение о нем – так глубоко его идеи проникли в умы людей.
Блез Паскаль родился 19 июня 1623 г. во французском городе Клермон-Ферране, расположенном в живописной области Овернь. Его предки получили дворянское звание еще в XV в. Многие из них занимали высокие государственные должности и пользовались почетом и уважением. Отец будущего философа Этьен Паскаль был человеком образованным и даровитым. Он исполнял обязанности выборного королевского советника финансово-податного округа Овернь, а затем, будучи человеком состоятельным, купил еще и должность второго президента палаты сборов в соседнем городе Монферране. Мать Блеза, дочь судьи Антуанетта Бегонь, скончалась в 1625 г., оставив сиротами шестилетнюю Жильберту, двухлетнего Блеза и крошку Жаклину, которой исполнилось всего несколько месяцев.
После смерти Антуанетты 38-летний Этьен Паскаль решил больше не жениться, а полностью посвятить себя воспитанию детей. Обладая незаурядными педагогическими способностями, он сумел дать дочерям и сыну прекрасное образование. Этьен занимался с ними классическими языками, грамматикой, математикой, историей и географией, то есть теми науками, которым обучали детей из образованных дворянских семей того времени.
Биографы единодушно отмечают одаренность и даже гениальность, проявленные Паскалем в раннем детстве. Причем с возрастом эти качества личности не исчезли, как нередко бывает с маленькими вундеркиндами, а, наоборот, закрепились и развились необычайно. Обладая феноменальной памятью, юный Блез мог с легкостью производить в уме сложные математические вычисления, а в десять лет он написал «Трактат о звуках», в котором приходил к отнюдь не детским выводам, верно фиксируя природу колебаний частиц звучащего тела.
Научные наблюдения Блез продолжил и в Париже, куда Этьен Паскаль переехал, посчитав, что в столице у детей будет больше возможностей для основательного изучения наук. И действительно, там Блез значительно углубил свои знания, особенно в математике, приняв участие в научном кружке францисканского монаха Марено Марсенно, одного из самых образованных людей XVII в. Результаты не замедлили сказаться. В 16 лет Блез написал сочинение под названием «Опыт о конических сечениях», вошедшее в золотой фонд математической науки и названное впоследствии «Великой Паскалевой теоремой». Это открытие сделало Блеза Паскаля знаменитым среди французских ученых. Вместе со своей сестрой Жаклиной он был даже представлен самому кардиналу Ришелье. Кстати, эта высокая аудиенция спасла Этьена Паскаля от разорения, которое ему грозило в связи с экономическими санкциями для Франции, вступившей в Тридцатилетнюю войну. А сам Этьен, благодаря своему гениальному сыну, был удостоен высокой должности в провинции – интенданта Руанского генеральства.