В погоне за красотой. Приключения пятого постулата Евклида

Вольдемар Смилга (2019)

Трудно найти в истории науки более захватывающую историю, чем история пятого постулата Евклида. Больше двух тысячелетий самые разные математики пытались его доказать, и в результате их попытки привели к рождению неевклидовой геометрии, описывающей Вселенную. Герои книги доктора физико-математических наук В.П. Смилги (1929-2009) — великие ученые разных эпох и стран: Евклид, Омар Хайям, Гаусс, Лобачевский, Риман, Эйнштейн и многие другие. Автор рассказывает о развитии науки, рождении новых идей, о людях, перевернувших наши представления о мире, в котором мы живем. Для широкого круга читателей. В формате PDF A4 сохранен издательский макет книги.

Научно-популярная литература

© Вольдемар Смилга. Наследники, 2019

© ФГУП Издательство «Наука», серия «Научно-популярная литература» (разработка, оформление), 2018 (год основания), 2019

© ФГУП Издательство «Наука», редакционно-издательское оформление, 2019

Предисловие

Автор этой книги — Вольдемар Петрович Смилга (1929–2009), известный советский физик-теоретик. С 1963 года и до конца жизни работал в Москве, в Институте атомной энергии им. И.В. Курчатова. Главное его научное достижение — разработка метода μSR (от английского muon spin rotation).

Помимо научных статей и монографий В.П. Смилга написал три популярные книги, адресованные всем, кого интересует наука и её история.

Первая книга «Очевидное? Нет, ещё неизведанное!» рассказывает о теории относительности и её рождении. Последняя, «Молодые годы Николая Ивановича Лобачевского», опубликованная посмертно в издательстве «Добросвет», посвящена истории Казани, Казанского университета и юности Лобачевского (Николай Иванович учился в Казанском университете, а в 1827 году был назначен ректором этого университета). Вниманию читателя предлагается вторая книга «В погоне за красотой», которая посвящена многолетним попыткам доказать пятый постулат Евклида, приведшим в конечном итоге к созданию неевклидовой геометрии.

В течение двух тысячелетий, прошедших после выхода в свет «Начал» Евклида, математики пытались доказать пятый постулат (не пытаясь доказать четыре остальных). Формулировка, предложенная Евклидом, оказалась весьма сложной. Можно даже сказать уродливой:

Если сумма двух внутренних углов, образованных при пересечении двух прямых третьей, меньше суммы двух прямых углов, то две исходные прямые, будучи неограниченно продолжены, непременно пересекутся, причем пересечение произойдет с той стороны, где сумма внутренних углов меньше суммы двух прямых.

Эстетические чувства математиков были оскорблены. Они были убеждены, что основное положение, лежащее в основании геометрии, должно быть «самоочевидной истиной», не требующей сложных формулировок и рассуждений. А такой замысловатый и далеко не очевидный пятый постулат не может быть заложен в фундамент здания, а должен располагаться выше, на одном из его этажей. Должен быть теоремой! Стараясь восстановить испорченную уродливым пятым постулатом красоту геометрии, учёные, начиная от Прокла Диадоха и Омара Хайяма (который был не только гениальным поэтом, но и блестящим философом, астрономом и математиком) и до Лежандра, вновь и вновь пытались его доказать, однако их попытки не увенчались успехом.

Наконец, в XIX веке Гаусс, Лобачевский и Бойяи предположили, а Клейн затем показал, что такое доказательство невозможно построить в принципе. Пятый постулат (та его более прозрачная формулировка, которую изучают в школе) гласит:

Через точку на плоскости, лежащую вне данной прямой, всегда можно провести на этой плоскости одну и только одну прямую, которая не пересекается с данной при неограниченном продолжении.

Его можно принять как аксиому, и тогда мы приходим к евклидовой геометрии.

Но можно принять как аксиому и утверждение, что две прямые всегда пересекаются — это верно для геометрии на поверхности сферы, к примеру на поверхности Земли. Или сказать, что существует по крайней мере две различные прямые, не пересекающие данную, а это уже приводит нас к геометрии Лобачевского.

Замечательно, что впоследствии, спустя годы, оказалось, что всё это не только игра ума — в XX веке Эйнштейн установил, что геометрия мира, в котором мы живем, действительно неевклидова!

Когда мой отец писал книгу «В погоне за красотой», мне было лет 11. Геометрия меня интересовала, и я читал рукопись. И был несколько разочарован тем, что на многих страницах совсем не было математики, а рассказывались истории о математиках. Я пожаловался на это отцу (биографическая литература меня в то время не привлекала), но он не обратил внимания на мои слова. В результате эта книга была написана так, что её интересно читать не только людям с естественнонаучным складом ума, но и чистым гуманитариям, — при желании можно попросту пропустить все математические рассуждения (хотя, конечно, они составляют существенную часть книги) и сконцентрировать внимание на драматических историях жизни учёных — великих математиков, пытавшихся в течение многих столетий достичь ускользавшую от них красоту, а когда, наконец, это удалось, обретённая красота науки оказалась совсем не похожей на то, что они надеялись найти.

Книга «В погоне за красотой» была впервые опубликована в серии «Эврика» издательством «Молодая гвардия» в 1965 и переиздана в 1968 году. Эти советские издания давно стали библиографической редкостью. В 2006 году книга была переиздана в издательстве «Московские учебники». Мы предлагаем читателю новое издание. Я позволил себе исправить некоторые немногие фактические неточности и добавить примечания, отражающие современное состояние науки.

Андрей Смилга