Билет на выставку в вашем городе

НИКОЛАЙ ЛОБАЧЕВСКИЙ – ПОДРОБНОСТИ «БОЛЬШОГО ВЗРЫВА»

1792 – 1856
«Покажите вы русскому школьнику карту звездного неба, и он завтра же возвратит вам эту карту исправленную». Вообще-то приведенная цитата из романа Федора Достоевского «Братья Карамазовы» в той или иной степени относится ко всем видным деятелям отечественной научной мысли. Но есть один, который является прямым ее воплощением. Во-первых, он покусился на основы мира, которые казались незыблемыми. А во-вторых, его труды касаются того самого «звездного неба». Имя его – Николай Лобачевский.

В массовом сознании оно крепко связано с понятиями «Неевклидова геометрия» и «Параллельные прямые», что, конечно, верно, но почти ничего не объясняет. Вроде был какой-то научный прорыв, грандиозный переворот, осуществленный этим русским математиком. Но что это за прорыв, как именно Лобачевский его осуществил, и чем, собственно, мировая наука ему обязана, не вполне ясно. В самом лучшем случае вспомнят слова Альберта Эйнштейна о Лобачевском: «Он бросил вызов аксиоме». И объяснят, что имеется в виду пятая аксиома древнегреческого ученого Евклида, автора первого теоретического трактата о математике. Вот эта аксиома, известная нам со времен средней школы: «На плоскости через точку, не лежащую на данной прямой, можно провести только одну прямую, параллельную данной». Кто на уроках отвечал неправильно, гарантированно получал «пару».

Вызов брошен

Тут есть смысл обратить внимание на личность Лобачевского, поскольку человек, рискнувший бросить вызов этой аксиоме, должен был обладать сочетанием определенных качеств характера. Прежде всего – бесстрашие. Обладал им Николай Иванович? Безусловно. Он родился в 1792 году в очень небогатой семье и вместе с двумя братьями был определен в Казанскую гимназию «на казенное разночинское содержание». То есть ему надо вести себя тише воды и ниже травы под страхом лишения этого содержания. Однако страх ему неведом – он прибивает журнал поведения к столу учителя пятидюймовым гвоздем, так, что оторвать невозможно. И получает в свой адрес гневное: «Ты, Лобачевский, будешь разбойником!»

Кроме бесстрашия надо обладать умением идти против течения? Извольте. Вот Лобачевский уже студент Казанского университета. Более того – он еще имеет должность «студента камерного», то есть старосты по общежитию. Теоретически такой староста должен помогать инспектору и его штату проверять, все ли студенты после отбоя на месте, и хорошо ли себя ведут. Один такой помощник решил устроить неожиданную проверку. А потом лил слезы в жалобе на имя ректора: «Большое неудовольствие от студентов Ярцова, Данкова, Николаева и Лобачевского… Означенные всячески меня били, хотели убить до смерти и при сем разбили окошко».

Ну и, разумеется, человек, рискнувший бросить вызов аксиоме, на которой вроде как держится наука, должен иметь железную волю и стоять на своем, чего бы это ни стоило. Есть такое у Лобачевского? Есть. Вот свидетельство о том, как он, сам уже ставший ректором Казанского университета, вел себя во время паники, вызванной эпидемией холеры в 1830 году: «Когда жертвой холеры сделался экстраординарный профессор Протасов, все шестьсот человек словно обезумели. Готовы были сломать ограду и разбежаться кто куда. Чтобы внести успокоение, Николай Иванович прилюдно зарядил два пистолета и сказал, что каждый, кто вздумает бежать, будет убит на месте».

Все эти качества были бы бесполезны без могучего ума Лобачевского. Дело ведь не в том, что он, бросив вызов аксиоме Евклида, сломал ее об колено. А в том, что он с ней был согласен. Но только как с частным случаем, описывающем законы прямой плоскости. То есть эта аксиома не универсальна. Она не целиком описывает тот сложный большой мир, в котором мы живем. А чтобы описать геометрию этого большого сложного мира, русский математик дополняет аксиому Евклида и утверждает: «Через точку, не лежащую на данной прямой, можно провести сколько угодно прямых, лежащих с данной прямой в одной плоскости и не пересекающих ее».

Новый дивный мир

Представить такое сложно. Но только если оставаться в рамках ровной плоскости. А если допустить, что она на сверхдальних расстояниях может искривляться? Причем искривляться под действием каких-то невообразимых сил, которые, к тому же находятся в движении?

Именно таким было физическое пространство в представлении Лобачевского. Именно так он и описал его в своей работе «Сжатое изложение начал геометрии со строгим доказательством теоремы о параллельных», который был готов к изданию еще в феврале 1826 года. Тогда издание отложили, но эта работа вошла в капитальный труд «О начале геометрии», который печатался в журнале «Казанский вестник» с 1829 по 1830 год.

«В нашем уме не может быть никакого противоречия, когда мы допускаем, что некоторые силы в природе следуют одной, другие – своей, особой геометрии. Нельзя сомневаться, что силы все производят: движение, скорость, время, массу, даже расстояния и углы. С силами все находится в тесной связи… Различие заключается только в том, что мы познаем одну зависимость от опытов, а другую при недостатке наблюдений должны предполагать умственно – либо за пределами видимого мира, либо в тесной сфере молекулярных притяжений».

Мир, который можно описать такой геометрией, в то время могли себе представить на нашей планете считанные единицы. Вернее, при жизни Лобачевского с ним был согласен ровно один человек. Немецкий ученый Карл Фридрих Гаусс носил тогда негласный титул «короля математиков». Вот он мог представить такой мир. И представлял: «Я разделяю те же взгляды… Я не нашел для себя в сочинении Лобачевского ничего фактически нового. Но в развитии предмета автор следовал не по тому пути, по которому шел я сам; оно выполнено Лобачевским мастерски, в истинно геометрическом духе…» О мере его восхищения Лобачевским говорит тот факт, что немецкий ученый уже в преклонном возрасте изучает русский язык и жалуется, что российские издания не доходят до Германии: «Я испытываю большое желание прочесть труды этого остроумного математика, которые написаны по-русски… К сожалению, в Германии трудно найти «Записки Казанского университета» от 1830 года Может быть, сам Лобачевский пришлёт мне журналы, где опубликованы его труды?». Была между русским и немцем только одна разница. Гаусс не решился заявить о своих взглядах иначе, как в частной переписке с избранными коллегами.

В одиночестве до XX века

Грубо говоря, Лобачевский, совершивший грандиозный переворот не просто в математике и геометрии, а в понимании картины мира, где мы живем, оказался даже не в меньшинстве – в одиночестве. Да, в 1842 году Карл Гаусс продавил избрание «одного из превосходнейших математиков русского государства» иностранным членом-корреспондентом Геттингенского королевского научного общества. Но ни там, ни тут не нашлось ни одного человека, который бы понял и поддержал выкладки Лобачевского.

Это случилось, когда после смерти Карла Гаусса была опубликована его переписка. Наткнувшись на восхваления Лобачевского, некоторые европейские ученые решили посмотреть – а вдруг этот русский и впрямь что-то такое придумал. Оказалось – да. Скажем, в 1868 году итальянец Эудженио Бельтрами признал, что в случае отрицательной кривизны пространства геометрия Лобачевского вполне работает. Другое дело, что воспринималось это как игрушка для ума. Ну, работает, а толку-то? Все равно ясно, что такое пространство можно только представить – в реальности его не существует…

О том, что оно не просто существует, а является сущностью нашей Вселенной, поняли только в XX столетии, когда Альберт Эйнштейн создал свою Общую теорию относительности. Да и то не сразу. В 1922 году русский советский ученый Александр Фридман в работах «О кривизне пространства» и «О возможности мира с постоянной отрицательной кривизной пространства» первым обосновал теорию расширяющейся Вселенной, а также утверждал, что описать ее можно только с помощью геометрии Лобачевского. Когда теория расширения Вселенной подтвердилась наблюдениями астрофизика Эдвина Хаббла, сомневаться в практической пользе геометрии Лобачевского стало даже как-то неловко. Кстати, Хаббл опубликовал свои наблюдения в 1929 году – ровно 100 лет спустя после выхода главного труда Лобачевского.

А в 1963 году советский физик Николай Черников применяет геометрию Лобачевского для исследования упругих столкновений элементарных частиц, то есть фактически в той самой «сфере молекулярных притяжений», о которой говорил сам Лобачевский. Оказывается, что только с ее помощью и можно объяснить некоторые особенности ядерной физики…

Лобачевский до этих триумфов дожить, конечно, не мог. Но он не дожил и до признания. Николай Иванович скончался в 1856 году – 24 февраля. Практически в тот же день, когда тридцатью годами ранее заявил о своем грандиозном открытии.

ТОЛСТОЙ И ОВЦЫ
  • Учебник геометрии Лобачевского, созданный им в 1820-е годы, не был допущен к печати из-за того, что ученый использовал метрическую систему мер: «Сие выдумано было во время Французской революции, когда бешенство черни уничтожило все бывшее прежде».

  • На первой Всероссийской выставке сельскохозяйственных произведений, что состоялась в 1850 году в Петербурге, Лобачевский был удостоен серебряной медали за усовершенствование обработки овечьей шерсти.

  • Лев Толстой, учившийся в Казанском университете в 1844-1846 годах, вспоминал: «Ко мне Лобачевский очень добродушно относился, хотя студентом я был и очень плохим».