Текст книги "Самые интересные факты, люди и казусы современной истории, отобранные знатоками"

Автор книги: Анатолий Вассерман

Соавторы: Нурали Латыпов
сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 24 страниц)

Пушкин – лирик или физик?

В годы обучения Пушкина в Царскосельском лицее служил там преподаватель физико-математических наук Яков Иванович Карцев.

Был это человек язвительный, но не подлый. Математика же, надо отметить, мало интересовала лицеистов, в том числе и Пушкина. И Карцева это поначалу раздражало. Но постепенно он смирился с неизбежным. Однажды Яков Иванович вызвал к доске будущего гения, который на занятиях Карцева тайком писал стихи. По свидетельству очевидцев, Пушкин долго переминался с ноги на ногу, силясь решить заданную алгебраическую задачу, молча писал какие-то уравнения. Карцеву это в конце концов надоело, и он спросил:

– Что же вышло? Чему равняется икс?

Пушкин, улыбаясь, ответил:

– Нулю!

– Хорошо! У вас, Пушкин, в моём классе всё кончается нулём. Садитесь на своё место и пишите стихи, – сказал учитель.

Из этого эпизода многие пушкинисты делают легковесный вывод о чисто лирическом предназначении поэта, несовместимом с точными науками.

Но по прошествии совсем немногих лет мы видим уже совсем иного Пушкина. К моменту возвращения из ссылки в Петербург в 1826 году он – один из самых эрудированных людей своего века.

Один из лучших советских популяризаторов науки Генрих Волков в книге «Мир Пушкина» так определял круг книжных интересов поэта: «Вместе с античными поэтами, трагиками и мудрецами, незримыми учителями и спутниками жизни Пушкина были поэты, драматурги и мыслители эпохи французского Просвещения. В его библиотеке было восемь томов сочинений Платона… Пушкин читал и перечитывал Монтескье, Вольтера, Дидро, Руссо, Гольбаха, Гельвеция. Все они упомянуты в черновиках седьмой главы „Онегина“ при описании библиотеки этого литературного героя. На книжных полках самого Пушкина, кроме того, хранились сочинения Франклина, Лейбница, Паскаля… и других учёных». Последние – великие математики и физики.

Но не только приятели с удивлением встретили преображённогопоэта-лирика, поражавшего окружающих проницательными суждениями. Николай I, зная о Пушкине по всевозможным донесениям, слухам и сплетням, вызвал опального поэта на аудиенцию из Михайловского в Москву. И даже испытывая к нему как другу декабристов явную антипатию, он не замедлил отметить незаурядность собеседника.

– Я говорил сейчас с умнейшим человеком России, – сказал император, любивший, кстати, провозглашать: «Мы инженеры».

Пушкин стал очень внимательно следить за развитием естественнонаучной мысли своего времени. А это и открытие Эрстедом явлений электромагнетизма, и изыскания Фарадея по электромагнитной индукции, заложившие базу для развития первых электрических машин. А уже в ноябре 1833 года академик Ленц в докладе петербургской Академии наук сообщил о своём открытии «принципа обратимости процессов электромагнитного вращения и электромагнитной индукции», и всего год спустя Якоби обнародовал изобретение электродвигателя.

Особо следует упомянуть Павла Львовича Шиллинга, чей электромагнитный телеграф в тот же период уже показывался в Петербурге в действии всем желающим. Этот выдающийся инженер и путешественник оказал на Пушкина немалое влияние. Ведь только прямой запрет царя не позволил Пушкину отправиться вместе с Шиллингом в научную экспедицию.

В последнее десятилетие своей жизни Пушкин принимал активное участие в журнальной и просветительской деятельности. На страницах «Современника» являл – и как автор, и как редактор – живой и деятельный интерес к развитию науки и техники.

Первым делом Пушкин печатает статью Петра Борисовича Козловского «Разбор Парижского математического ежегодника». Когда работа проходит высочайшую цензуру, восклицает: «Ура! Наша взяла!»

Автор, между прочим, князь, эрудит, путешественник. Вяземский так описывает этот характер: «Поэт чувством и воображением, дипломат по склонности и обычаю, жадный собиратель кабинетных тайн до сплетней включительно, был он вместе с тем страстен к наукам естественным, точным и особенно математическим, которые составляли значительный капитал его познания и были до конца любимым предметом его учёных занятий и глубоких исследований… В нём было что-то от Даламберта, Гумбольдта…» В третьем номере «Современника» Пушкин печатает новую статью Козловского о теории вероятностей.

Как пишет уже упомянутый Генрих Волков, «до встречи с Пушкиным Козловский, который был уже пожилым человеком, не напечатал ни строчки, оставаясь только салонным импровизатором. Пушкин знакомится с ним, слышит его ясную, умную речь и уговаривает написать статью – прямо-таки зажёг ленивого князя желанием немедленно взяться за работу.

Пушкин считал святой обязанностью литературного журнала рассказывать, что происходит в мире наук естественных, рассказывать живо, увлекательно, но и профессионально, не профанируя тему, не облегчая её».

Выполняя фактически предсмертную просьбу поэта, которую тот передал в ночь перед дуэлью, Пётр Борисович Козловский скрупулёзно трудится над новой статьей, в этот раз по теории пара. «Она стоила мне больших трудов, – признаётся автор Петру Андреевичу Вяземскому, – потребовала чтения множества книг по физике, химии и механике. Нужно немало мастерства, чтобы сжато изложить суть вещей на три или четыре печатных листа. Всякий, кто её прочтет, узнает всё, что знают в этой области в Англии и во Франции, все „как“ и „почему“. Поручаю вам, дорогой князь, позаботиться о ней в таком труде, как этот, где приведено в сцепление столько идей, даже малейшая опечатка может сделать непонятным всё целое».

Статья «Краткое начертание теории паровых машин» была опубликована уже после смерти Пушкина в седьмом номере «Современника». Вот так лирик постигал физику. Воистину гений не может быть однобоким!

Уже затем учить надо…

Жалобы на учебную перегрузку не утихают с момента возникновения школы. По крайней мере – школы как заведения, куда надлежит ходить регулярно, а не по собственному желанию.

Слово «школа» происходит от греческого «схолэ», означающего «досуг». Скажем, диалоги Сократа то и дело начинаются фразами вроде: «Если у тебя сейчас есть досуг, давай обсудим…» И состоятельные – а потому досужие – греки с удовольствием развлекались тонкими рассуждениями бедного мудреца…

В русском языке слово «схолэ» обрело в начале звук «ш» вместо «с». Ведь к нам оно пришло через немецкий и польский языки, а те изобилуют шипящими. Пришло вместе с самой технологией принудительного обучения, которая сложилась к тому времени в неоспоримый канон.

У него есть свои достоинства. Постоянное обучение по разумно спланированной программе даёт не просто полезные знания и умения. Куда важнее единое, цельное представление об основных принципах устройства природы и общества.

Когда стройная картина мира установлена, неизбежные пробелы в конкретных вопросах можно восполнять и без специальной учёбы. Не зря Клод Гельвеций, один из авторов первой – французской – Энциклопедии, сказал: «Знание некоторых принципов легко возмещает незнание некоторых фактов».

Но до тех пор, пока учащийся не постиг картину мира, фрагменты её, передаваемые разными уроками, выглядят не кусочками гармоничной изящной мозаики, а клочками несметного числа абстрактных картинок.

Более того, даже сами преподаватели ныне, как правило, далеки от сократовского всеобъемлющего кругозора. Это не вина их, а беда: за прошедшие с тех пор два с половиной тысячелетия человечество накопило куда больше познаний, чем может вместить в свою память – даже с учётом совета Гельвеция – средний учитель. Но ученикам от этого не легче. Им теперь просто неоткуда черпать именно то представление о цельности мира, ради которого и создавалась когда-то регулярная школа.

Естественно, школьник, не видящий конечной цели своих мытарств, заботится не столько об успешном продвижении по пути, намеченному авторами учебной программы, сколько о сокращении этого пути.

Причём эта близорукая тактика находит множество взрослых сторонников. Гармония картины не очевидна дилетантам – значит, неизбежны споры, как в памятной басне Сергея Михалкова о слоне-живописце: чего-то на полотне не хватает, а что-то не худо бы и поубавить. Что-то по жизни пригодится, а что-то совершенно не нужно…

В математическое искусство, увы, вмешивается и экономика. Картина в умах школьников рисуется не простыми красками. Многотысячные ежегодные выпуски преподавателей, специализирующихся на каяедом конкретном предмете, – это ещё и несметные расходы на их зарплату, да и на зарплату их вузовских наставников. Многомиллионные тиражи учебников – тоже более чем удобный повод для доступа к денежным потокам.

Понятно, каждый ценитель конкретного предмета будет рьяно отстаивать необходимость самого скорого и полного доведения его до учеников. А поскольку ни учебное время, ни бюджет сферы образования в обозримом будущем не разрастутся до бесконечности, защита каяедого предмета требует нападения на все остальные. Предметники неистощимо изобретательны в поисках недостатков у конкурирующих учебных дисциплин. И все найденные недостатки постепенно складываются в общее представление о необязательности любой дисциплины – да и школы вообще.

Сама по себе многолетняя отсидка детей в местах, где их хоть как-то удаётся контролировать, слишком удобна не только их родителям, но и обществу в целом. Поэтому классический формат школы ещё очень надолго останется преобладающим в любой стране, способной позволить себе расходы на эту сравнительно гуманную форму лишения свободы.

Значит, и суммарный объём школьной программы не сократится. А вечные жалобы на его непомерность выльются в предлоги для очередных – и скорее всего непрерывных – переделов между частями программы.

При таких условиях объём отдельных учебных предметов определяется вовсе не их важностью в рамках единой картины мира – ведь и саму эту картину практически никто не пытается ни рисовать, ни рассматривать. Решающими оказываются обстоятельства, зачастую никак не связанные с наукой и учёбой.

Как показывает опыт США, если, например, предоставить право выбора учебных дисциплин самим ученикам или их родителям, одной из первых сокращается математика. Слишком уж абстрактной она выглядит, слишком далеки на первый взгляд от повседневной жизни её стройные логические структуры.

Но даже если математику не сокращают, её логику замечают далеко не все. Курс математики превращается в примитивную кунсткамеру, где эффектные результаты представляются без малейшей связи между собой. Скажем, во Франции целые поколения школьников уверены, что «три шестых равняется одной третьей». Эта опечатка в учебнике много лет кочевала незамеченной из тиража в тираж, а общие принципы преобразования дробей преподавались сокращённо, дабы высвободить в программе место для массы разрозненных фрагментов матанализа.

И пренебрежение математикой, и безудержное увлечение формальной её стороной мешают заметить одну из важнейших с гуманитарной точки зрения сторон математики – её эстетическое изящество. Ведь сама музыкальная гармония, как показал ещё сам Пифагор, в немалой степени опирается на простые математические соотношения между частотами звуков, то есть речи.

Математика – дизайнер мысли, значит, и языка.

Помните, у Ломоносова: «Математику уже затем учить надо, что она ум в порядок приводит».

Математика на службе у гидравлики

Речь о том, как математика помогает справлять людям большую и малую нужду.

Наверное, у многих горожан время от времени в ванной при включении воды в трубах раздаются столь противные гудящие звуки, что приходится ловить такое положение крана, при котором гул пропадает. А теперь представьте гидро или теплопровод диаметром не в одну сотню раз больше того, что в вашей квартире.

Однажды на Манхэттене рвануло на теплотрассе так, что столб кипятка бил на четыре десятка метров вверх, а Нью-Йорк оказался вообще парализован в результате последствий аварии.

Впрочем, в России положение с теплоэнергетикой вряд ли лучше. По мнению специалистов, износ тепловых коммуникаций и вообще трубопроводных сетей в среднем не ниже 60 %.

Причиной износа являются в том числе различные виды вибраций и так называемые гидравлические удары. Сильный поток жидкости в какой-то момент – особенно в моменты отключений и включений – выходит из-под контроля, с силой ударяет в стенки трубы, далее – разрыв и гейзер в черте мегаполиса. По сути – инсульт и паралич! Поскольку кровеносная система – это те же трубы, хоть и эластичные, но и они подчиняются законам гидродинамики.

В сетях технических, если вовремя не перераспределить давление жидкости или газа в частях системы, эта сила находит слабое звено и выплёскивается из заключения со страшной силой.

Кстати, проблемой стабилизации давления в сетях, главным образом водопроводных, в конце XIX века занимался великий русский учёный, основоположник современной гидроаэродинамики, отец русской авиации Николай Егорович Жуковский. Под его руководством при механическом кабинете Московского университета в 1902 году сооружена одна из первых в Европе аэродинамических труб, два года спустя в поселке Качино под Москвой создан первый в мире аэродинамический институт, там же некоторое время спустя при непосредственном участии Жуковского открыта и аэродинамическая лаборатория. По его предложению уже при Советской власти создан Центральный аэро-гидродинамический институт (ЦАГИ), руководителем которого он назначен ещё в годы Гражданской войны.

Среди продолжателей дела Жуковского – в том числе и Королёв со своими учениками. Но особо хотелось бы отметить профессора Хаваса Низамова – кстати, родом из Башкирии, ведь в советское время именно таким самородкам из глубинки свободно открывался торный путь к вершинам отечественного образования и науки. Последователь Королёва, доктор технических наук, заслуженный изобретатель СССР Хавас Низамов разработал нелинейную математическую модель динамических процессов в газовых трубопроводных системах высокого давления со стабилизатором диссипативного (то есть неупорядоченного, хаотического, неравновесного) принципа действия.

Изначально исследования по стабилизации давления в жидких и газовых средах велись в сугубо военных целях, а именно в области ракетостроения. В КБ имени Королёва группа Низамова разработала демпфирующие устройства, которые выравнивали давление и скорости течения жидкостей в трубопроводах космических аппаратов. Сейчас такие системы используются в спутниках, баллистических ракетах с жидкостно-реактивным двигателем.

Хотя изначально математическая модель предназначалась для целей оборонного комплекса, она благополучно нашла и вполне земное применение, в мирных целях. Об этом писали «Аргументы и факты» в связи с катастрофой на Пироговской улице в Москве и журнал «Эксперт».

Стабилизатор – специальная врезка в трубу, которая практически не требует технического обслуживания и электропитания. Устройство позволяет избежать гидроударов (так что общая аварийность сокращается на 70–80 %), помогает замедлить внутреннюю коррозию в трубах, сокращает потерю воды в сети.

В будущем применение стабилизаторов давления помогло бы сократить сроки летних отключений горячей воды (для Москвы проблема до сих пор актуальная) – отпала бы необходимость так часто и долго заниматься профилактическим осмотром – и даже совсем отменить их.

А начиналось всё с математической модели.

Первый русский водопроводный съезд

Первый доклад «Исторический очерк устройства и развития водоснабжения города Москвы» сделал И. Ф. Рерберг. Он рассказал, как были использованы для первого центрального водопровода подземные воды в районе Мытищ. Воду к городу подвели в 1804 году по кирпичной самотёчной галерее, а через долину реки Яузы построили акведук (он сохранился до наших дней). В 1853 году Мытищинский водопровод реконструирован по проекту и под руководством А. И. Дельвига. Взамен кирпичной галереи проложили чугунный водовод от Мытищ до села Алексеевского и ещё один – от Алексеевской водокачки до Сухаревой башни. На башне установили резервуары, от них по улицам города тянулись водопроводные трубы. Работы продолжались пять лет… Спустя сорок лет переоборудовали мытищинские водосборы. В них опустили насосы, для подъёма воды построили специальное здание, а при Алексеевской водокачке соорудили резервуар, от которого водоводы вели к Крестовским башням. Развивалась и водопроводная сеть на городских улицах. Новый водопровод начал действовать в 1892 году.

Н. Е. Жуковский выступал на съезде с сообщением об определении сопротивления при движении воды. Оно стало началом его классической работы о гидравлическом ударе в трубах. Свои опыты он проводил на Алексеевской водокачке.

Жуковский считал, что «механика должна равноправно опираться на анализ и геометрию, заимствуя от них то, что наиболее подходит к существу задачи. Своими новыми методами – исследованием интегралов по дифференциальным уравнениям, изысканием признаков, при которых существуют алгебраические интегралы, и т. д. – анализ даёт нам могущественное орудие дляразрешения задач динамики. Но последняя обработка решений задачи всегда будет принадлежать геометрии».

С 1885 года Жуковский начал преподавание в Московском университете, вёл курс нового предмета – гидродинамики. В 1886 году стал экстраординарным профессором механики. Принял участие в создании Механического кабинета Московского университета, превращённого впоследствии в механическую лабораторию университета.

С конца 1880-х годов главные работы Жуковского связаны с гидродинамикой подземных вод и с вопросами устройства водопровода. К этому времени из-за быстрого роста населения Москвы значительно увеличился расход воды московского водопровода. Около 1890-го встал вопрос о расширении мытищинского водозаборного узла. В своё время проблема водоснабжения Москвы была решена именно устройством этого водозабора. Но способен ли он давать больше воды? Работы Жуковского («Теоретическое исследование о движении подпочвенных вод» (1889) и др.) позволили установить связь между колебаниями барометра и высотой стояния уровня грунтовых вод, определить ёмкость водохранилища и максимально возможный расход воды. В результате идея расширения мытищинского водозабора была оставлена и построена новая, Рублёвская водозаборная станция в верховьях реки Москвы.

Когда острым вопросом стал вопрос о причинах частых разрывов водопроводных труб, Жуковский провёл обширное экспериментальное исследование изменения гидродинамического давления в трубах на специально устроенной опытной сети при Алексеевской водокачке и установил: причина аварий водопровода – явление гидравлического удара (скачкообразного повышения давления при слишком быстром закрытии задвижки на трубе). При этом оказалось возможным отыскать и место разрыва трубы. Его работа «О гидравлическом ударе в водопроводных трубах» (1899) стала известной, переведена на иностранные языки. Исследовал Жуковский и влияние температурных колебаний на перемещения грунта, вызывающие повреждения подземных трубопроводов (доклады на комиссии, 1914).

Водопровода касалась и его работа «О гидравлическом таране» (водоподъёмное устройство с подачей воды вследствие повышения давления в результате периодических гидравлических ударов), 1899 год.

Нужна ли в школе математика?

Поговорим о творчестве бюрократов – и о том, как оно соотносится с творчеством остального мира.

Министр образования и науки России в очередной раз доказал своё точное соответствие занимаемой должности. На заседании коллегии по вопросам сохранения и укрепления здоровья школьников Андрей Александрович Фурсенко заявил: «Я глубоко убеждён: не нужна высшая математика в школе. Более того, высшая математика убивает креативность».

Несомненно, дифференциальное и интегральное исчисления – их с XVII века принято именовать высшей математикой – на фоне тензорного исчисления, топологии, функционального анализа и прочих достижений последующих эпох наглядны, понятны и даже скучны. Но всё же и они в изрядной степени требуют для своего постижения глубоких размышлений, нетривиальных аналогий, ярких обобщений – словом, неплохо стимулируют творческую фантазию.

Обвинить эти разделы науки об универсальном языке – математике – в «убийстве креативности» может только человек, в высшей степени наделённый умением творить собственную картину мира, не имеющую с объективной реальностью ничего общего.

Впрочем, доля истины в словах министра есть. В школе не худо бы уделить – пусть и ценой сокращения курса высшей математики – больше внимания геометрии, развивающей умение связывать абстрактные понятия с наглядными представлениями. А главное – давно пора восстановить курс формальной логики. Он – не только основа всех математических дисциплин, но и метод, дающий надёжную опору всем наукам, главным образом гуманитарным.

Увы, в нашей школе утрачено само понятие опоры одной дисциплины на другую: школа режет картину реального целостного мира на множество отдельных предметов, подчас не имеющих точек соприкосновения. Даже физику в школе преподают без опоры на высшую математику, хотя та именно из физических задач и выросла – ив свою очередь резко упростила их решение. А, скажем, химия почти не использует физические представления – хотя всю химию можно представить набором особо сложных задач по квантовой механике.

Но и это ещё не самое страшное. В наше время школа хотя бы оставалась в рамках германской учебной традиции, опирающейся на законы каждой науки, а уже из них выводящей конкретные факты. Замечу: здоровью советских школьников это нисколько не вредило. Хотя вполне возможно, что деградация школьного образования, которую мы наблюдаемс момента развала Советского Союза, расшатала здоровье российских школьников в максимальной степени.

Сейчас – под чутким идейным руководством Андрея Александровича – школа отступает на позиции, заранее подготовленные американцами. Теперь главная задача ученика – зазубривание отдельных фактов. Учителя не должны пытаться не то что преподать, но хотя бы обозначить связи между ними. Да и единый государственный экзамен проводится в формате, проверяющем – и соответственно поощряющем – всё то же бездумное запоминание фактов, без малейшей попытки выяснить степень понимания законов, порождающих и объясняющих эти факты.

Убийственность такой мозаичной картины мира для творчества очевидна хотя бы на примере новомодного клипового монтажа. Отечественные клиподелы, объявившие себя новым поколением кинорежиссёров, загубили эпатажной экранизацией уже не один классический сюжет…

Вдобавок рваное фактоцентричное мышление чудовищно затратно. Ещё два с половиной века назад выдающийся французский просветитель Клод Адриан Гельвеций сказал: «Знание некоторых принципов легко возмещает незнание некоторых фактов». Из грамотно подобранной совокупности взаимосвязанных правил и методов можно извлечь по мере надобности столько следствий, сколько не удастся зазубрить за всю жизнь. Естественно, в совокупность должны входить правила и методы выведения следствий – те самые логика и математика, которые представляются министру избыточными. Вообще структура фундаментальных – составляющих изначальную основу для всего последующего развития – знаний ни в коей мере не случайна, как кажется многим ретивым реформаторам образования. Изучение всей этой структуры в школе – хоть средней, хоть высшей – отнимет несравненно меньше сил и времени.

А уж зазубривание массива фактов, вошедших в школьную программу потому, что без их знания попросту невозможна никакая активная деятельность в современном стремительно развивающемся мире, и подавно оказывается непосильной задачей для изрядной части учеников, хотя любому из них под силу вывести все эти факты по Гельвецию – из правильно преподанных принципов. Вот вам грандиозный резерв снижения учебной нагрузки, того самого сохранения и укрепления здоровья школьников, ради которого министр готов оскопить их разум!

Даже духовно-нравственная культура – её министр вводит сейчас в школьную программу как самостоятельный предмет, ради неё пытается сократить преподавание точных наук, – выводится всё из тех же общих принципов. Ещё полтора века назад Джон Стюарт Милл показал: человек, заботящийся только о собственных интересах, но способный предвидеть достаточно отдалённые их последствия, будет вести себя порядочно и альтруистично. У нас эту теорию разумного эгоизма развил и популяризировал Николай Гаврилович Чернышевский, ныне в школе почти забытый вместе с большей частью отечественных любителей свободы, разума и прогресса. То есть и тут достаточно преподать элементарные основы – а дальше ученик сам сможет вывести из них все те правила самостоятельного развития и поведения в обществе, кои составляют основу всех духовных учений и нетоталитарных религий. И ради этого вовсе не обязательно приравнивать богословские степени к учёным.

Словом, для достижения целей, официально поставленных министром образования Фурсенко, необходимо двигаться в направлении, прямо противоположном выбранному им.

Надеюсь, понимание этого придёт до наступления необратимых последствий так называемой школьной реформы.