Текст книги "100 великих учёных"

Автор книги: Дмитрий Самин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 50 страниц)

ЕВКЛИД

(ок. 365–300 до н. э.)

О жизни этого учёного почти ничего не известно. До нас дошли только отдельные легенды о нём. Первый комментатор «Начал» Прокл (V век нашей эры) не мог указать, где и когда родился и умер Евклид. По Проклу, «этот учёный муж» жил в эпоху царствования Птолемея I. Некоторые биографические данные сохранились на страницах арабской рукописи XII века: «Евклид, сын Наукрата, известный под именем „Геометра“, учёный старого времени, по своему происхождению грек, по местожительству сириец, родом из Тира».

Одна из легенд рассказывает, что царь Птолемей решил изучить геометрию. Но оказалось, что сделать это не так-то просто. Тогда он призвал Евклида и попросил указать ему лёгкий путь к математике. «К геометрии нет царской дороги», – ответил ему учёный. Так в виде легенды дошло до нас это ставшее крылатым выражение.

Царь Птолемей I, чтобы возвеличить своё государство, привлекал в страну учёных и поэтов, создав для них храм муз – Мусейон. Здесь были залы для занятий, ботанический и зоологический сады, астрономический кабинет, астрономическая башня, комнаты для уединённой работы и главное – великолепная библиотека. В числе приглашённых учёных оказался и Евклид, который основал в Александрии – столице Египта – математическую школу и написал для её учеников свой фундаментальный труд.

Именно в Александрии Евклид основывает математическую школу и пишет большой труд по геометрии, объединённый под общим названием «Начала» – главный труд своей жизни. Полагают, что он был написан около 325 года до нашей эры.

Предшественники Евклида – Фалес, Пифагор, Аристотель и другие много сделали для развития геометрии. Но всё это были отдельные фрагменты, а не единая логическая схема.

Как современников, так и последователей Евклида привлекала систематичность и логичность изложенных сведений. «Начала» состоят из тринадцати книг, построенных по единой логической схеме. Каждая из тринадцати книг начинается определением понятий (точка, линия, плоскость, фигура и т. д.), которые в ней используются, а затем на основе небольшого числа основных положений (5 аксиом и 5 постулатов), принимаемых без доказательства, строится вся система геометрии.

В то время развитие науки и не предполагало наличия методов практической математики. Книги I–IV охватывали геометрию, их содержание восходило к трудам пифагорейской школы. В книге V разрабатывалось учение о пропорциях, которое примыкало к Евдоксу Книдскому. В книгах VII–IX содержалось учение о числах, представляющее разработки пифагорейских первоисточников. В книгах X–XII содержатся определения площадей в плоскости и пространстве (стереометрия), теория иррациональности (особенно в X книге); в XIII книге помещены исследования правильных тел, восходящие к Теэтету.

«Начала» Евклида представляют собой изложение той геометрии, которая известна и поныне под названием евклидовой геометрии. Она описывает метрические свойства пространства, которое современная наука называет евклидовым пространством. Евклидово пространство является ареной физических явлений классической физики, основы которой были заложены Галилеем и Ньютоном. Это пространство пустое, безграничное, изотропное, имеющее три измерения. Евклид придал математическую определённость атомистической идее пустого пространства, в котором движутся атомы. Простейшим геометрическим объектом у Евклида является точка, которую он определяет как то, что не имеет частей. Другими словами, точка – это неделимый атом пространства.

Бесконечность пространства характеризуется тремя постулатами:

«От всякой точки до всякой точки можно провести прямую линию». «Ограниченную прямую можно непрерывно продолжить по прямой». «Из всякого центра и всяким раствором может быть описан круг».

Учение о параллельных и знаменитый пятый постулат («Если прямая, падающая на две прямые, образует внутренние и по одну сторону углы меньшие двух прямых, то продолженные неограниченно эти две прямые встретятся с той стороны, где углы меньше двух прямых») определяют свойства евклидова пространства и его геометрию, отличную от неевклидовых геометрий.

Обычно о «Началах» говорят, что после Библии это самый популярный написанный памятник древности. Книга имеет свою, весьма примечательную историю. В течение двух тысяч лет она являлась настольной книгой школьников, использовалась как начальный курс геометрии. «Начала» пользовались исключительной популярностью, и с них было снято множество копий трудолюбивыми писцами в разных городах и странах. Позднее «Начала» с папируса перешли на пергамент, а затем на бумагу. На протяжении четырёх столетий «Начала» публиковались 2500 раз: в среднем выходило ежегодно 6–7 изданий. До XX века книга считалась основным учебником по геометрии не только для школ, но и для университетов.

«Начала» Евклида были основательно изучены арабами, а позднее европейскими учёными. Они были переведены на основные мировые языки. Первые подлинники были напечатаны в 1533 году в Базеле. Любопытно, что первый перевод на английский язык, относящийся к 1570 году, был сделан Генри Биллингвеем, лондонским купцом.

Евклиду принадлежат частично сохранившиеся, частично реконструированные в дальнейшем математические сочинения. Именно он ввёл алгоритм для получения наибольшего общего делителя двух произвольно взятых натуральных чисел и алгоритм, названный «решетом Эратосфена», – для нахождения простых чисел до данного числа.

Евклид заложил основы геометрической оптики, изложенные им в сочинениях «Оптика» и «Катоптрика». Основное понятие геометрической оптики – прямолинейный световой луч. Евклид утверждал, что световой луч исходит из глаза (теория зрительных лучей), что для геометрических построений не имеет существенного значения. Он знает закон отражения и фокусирующее действие вогнутого сферического зеркала, хотя точного положения фокуса определить ещё не может. Во всяком случае в истории физики имя Евклида как основателя геометрической оптики заняло надлежащее место.

У Евклида мы встречаем также описание монохорда – однострунного прибора для определения высоты тона струны и её частей. Полагают, что монохорд придумал Пифагор, а Евклид только описал его («Деление канона», III век до нашей эры).

Евклид со свойственной ему страстью занялся числительной системой интервальных соотношений. Изобретение монохорда имело значение для развития музыки. Постепенно вместо одной струны стали использоваться две или три. Так было положено начало созданию клавишных инструментов, сначала клавесина, потом пианино. А первопричиной появления этих музыкальных инструментов стала математика.

Конечно, все особенности евклидова пространства были открыты не сразу, а в результате многовековой работы научной мысли, но отправным пунктом этой работы послужили «Начала» Евклида. Знание основ евклидовой геометрии является ныне необходимым элементом общего образования во всём мире.

АРХИМЕД

(287–212 до н. э.)

Архимед родился в 287 году до нашей эры в греческом городе Сиракузы, где и прожил почти всю свою жизнь. Отцом его был Фидий, придворный астроном правителя города Гиерона. Учился Архимед, как и многие другие древнегреческие учёные, в Александрии, где правители Египта Птолемеи собрали лучших греческих учёных и мыслителей, а также основали знаменитую, самую большую в мире библиотеку.

После учёбы в Александрии Архимед вновь вернулся в Сиракузы и унаследовал должность своего отца.

В теоретическом отношении труд этого великого учёного был ослепляюще многогранным. Основные работы Архимеда касались различных практических приложений математики (геометрии), физики, гидростатики и механики. В сочинении «Параболы квадратуры» Архимед обосновал метод расчёта площади параболического сегмента, причём сделал это за две тысячи лет до открытия интегрального исчисления. В труде «Об измерении круга» Архимед впервые вычислил число «пи» – отношение длины окружности к диаметру – и доказал, что оно одинаково для любого круга. Мы до сих пор пользуемся придуманной Архимедом системой наименования целых чисел.

Математический метод Архимеда, связанный с математическими работами пифагорейцев и с завершившей их работой Эвклида, а также с открытиями современников Архимеда, подводил к познанию материального пространства, окружающего нас, к познанию теоретической формы предметов, находящихся в этом пространстве, формы совершенной, геометрической формы, к которой предметы более или менее приближаются и законы которой необходимо знать, если мы хотим воздействовать на материальный мир.

Но Архимед знал также, что предметы имеют не только форму и измерение: они движутся, или могут двигаться, или остаются неподвижными под действием определённых сил, которые двигают предметы вперёд или приводят в равновесие. Великий сиракузец изучал эти силы, изобретая новую отрасль математики, в которой материальные тела, приведённые к их геометрической форме, сохраняют в то же время свою тяжесть. Эта геометрия веса и есть рациональная механика, это статика, а также гидростатика, первый закон которой открыл Архимед (закон, носящий имя Архимеда), согласно которому на тело, погружённое в жидкость, действует сила, равная весу вытесненной им жидкости.

Однажды приподнявши ногу в воде, Архимед констатировал с удивлением, что в воде нога стала легче. «Эврика! Нашёл!» – воскликнул он, выходя из своей ванны. Анекдот занятный, но, переданный таким образом, он неточен. Знаменитое «Эврика!» было произнесено не в связи с открытием закона Архимеда, как это часто говорят, но по поводу закона удельного веса металлов – открытия, которое также принадлежит сиракузскому учёному и обстоятельные детали которого находим у Витрувия.

Рассказывают, что однажды к Архимеду обратился Гиерон, правитель Сиракуз. Он приказал проверить, соответствует ли вес золотой короны весу отпущенного на неё золота. Для этого Архимед сделал два слитка: один из золота, другой из серебра, каждый такого же веса, что и корона. Затем поочерёдно положил их в сосуд с водой, отметил, на сколько поднялся её уровень. Опустив в сосуд корону, Архимед установил, что её объём превышает объём слитка. Так и была доказана недобросовестность мастера.

Любопытен отзыв Цицерона, великого оратора древности, увидевшего «архимедову сферу» – модель, показывающую движение небесных светил вокруг Земли: «Этот сицилиец обладал гением, которого, казалось бы, человеческая природа не может достигнуть».

И, наконец, Архимед был не только великим учёным, он был, кроме того, человеком, страстно увлечённым механикой. Он проверяет и создаёт теорию пяти механизмов, известных в его время и именуемых «простые механизмы». Это – рычаг («Дайте мне точку опоры, – говорил Архимед, – и я сдвину Землю»), клин, блок, бесконечный винт и лебёдка. Именно Архимеду часто приписывают изобретение бесконечного винта, но возможно, что он лишь усовершенствовал гидравлический винт, который служил египтянам при осушении болот.

Впоследствии эти механизмы широко применялись в разных странах мира. Интересно, что усовершенствованный вариант водоподъёмной машины можно было встретить в начале XX века в монастыре, находившемся на Валааме, одном из северных российских островов. Сегодня же архимедов винт используется, к примеру, в обыкновенной мясорубке.

Изобретение бесконечного винта привело его к другому важному изобретению, пусть даже оно и стало обычным, – к изобретению болта, сконструированного из винта и гайки.

Тем своим согражданам, которые сочли бы ничтожными подобные изобретения, Архимед представил решительное доказательство противного в тот день, когда он, хитроумно приладив рычаг, винт и лебёдку, нашёл средство, к удивлению зевак, спустить на воду тяжёлую галеру, севшую на мель, со всем её экипажем и грузом.

Ещё более убедительное доказательство он дал в 212 году до нашей эры. При обороне Сиракуз от римлян во время второй Пунической войны Архимед сконструировал несколько боевых машин, которые позволили горожанам отражать атаки превосходящих в силе римлян в течение почти трёх лет. Одной из них стала система зеркал, с помощью которой египтяне смогли сжечь флот римлян. Этот его подвиг, о котором рассказали Плутарх, Полибий и Тит Ливий, конечно, вызвал большее сочувствие у простых людей, чем вычисление числа «пи» – другой подвиг Архимеда, весьма полезный в наше время для изучающих математику.

Архимед погиб во время осады Сиракуз: его убил римский воин в тот момент, когда учёный был поглощён поисками решения поставленной перед собой проблемы.

Любопытно, что, завоевав Сиракузы, римляне так и не стали обладателями трудов Архимеда. Только через много веков они были обнаружены европейскими учёными. Вот почему Плутарх, одним из первых описавший жизнь Архимеда, упомянул с сожалением, что учёный не оставил ни одного сочинения.

Плутарх пишет, что Архимед умер в глубокой старости. На его могиле была установлена плита с изображением шара и цилиндра. Её видел Цицерон, посетивший Сицилию через 137 лет после смерти учёного. Только в XVI–XVII веках европейские математики смогли, наконец, осознать значение того, что было сделано Архимедом за две тысячи лет до них.

Он оставил многочисленных учеников. На новый путь, открытый им, устремилось целое поколение последователей, энтузиастов, которые горели желанием, как и учитель, доказать свои знания конкретными завоеваниями.

Первым по времени из этих учеников был александриец Ктесибий, живший во II веке до нашей эры. Изобретения Архимеда в области механики были в полном ходу, когда Ктесибий присоединил к ним изобретение зубчатого колеса.

НИКОЛАЙ КОПЕРНИК

(1473–1543)

Николай Коперник родился 19 февраля 1473 года в польском городе Торуни в семье купца, приехавшего из Германии. Он был четвёртым ребёнком в семье. Начальное образование он получил, скорее всего, в расположенной неподалёку от дома школе при костёле св. Яна. До десяти лет рос в обстановке благополучия и довольства. Беззаботное детство закончилось внезапно и довольно рано. Едва Николаю минуло десять лет, как «моровое поветрие» – эпидемия чумы, частый гость и грозный бич человечества в то время, посетило Торунь, и одной из первых его жертв оказался Николай Коперник-отец. Заботы об образовании и дальнейшей судьбе племянника принял на себя Лукаш Ваченроде, брат матери.

Во второй половине октября 1491 года Николай Коперник вместе с братом Анджеем прибыл в Краков и записался на факультет искусств местного университета. По его окончании в 1496 году Коперник отправился в длительное путешествие в Италию.

Осенью Николай вместе с братом Анджеем оказался в Болонье, входившей тогда в Папскую область и славившейся своим университетом. В то время здесь особой популярностью пользовался юридический факультет с отделениями гражданского и канонического, т. е. церковного, права, и на этот факультет записался Николай.

Именно в Болонье у Коперника возник интерес к астрономии, определивший его научные интересы. Вечером 9 марта 1497 года вместе с астрономом Доменико Марией Новара Николай провёл своё первое научное наблюдение. После него стало ясно, что расстояние до Луны, когда она находится в квадратуре, примерно такое же, как и во время ново– или полнолуния. Несоответствие теории Птолемея обнаруженным фактам забавляло задуматься…

В первые месяцы 1498 года Николай Коперник был утверждён заочно в сане каноника Фромборкского капитула, годом позже каноником того же капитула стал и Анджей Коперник. Однако сам факт получения этих должностей не уменьшил денежных затруднений братьев: жизнь в Болонье, привлекавшей к себе множество богатых иностранцев, не отличалась дешевизной, и в октябре 1499 года Коперники оказались совсем без средств к существованию. Выручил их приехавший из Польши каноник Бернард Скультети, позже неоднократно встречавшийся на их жизненном пути.

Затем Николай на короткое время возвращается в Польшу, но всего через год вновь отправляется в Италию, где изучает медицину в Падуанском университете и получает степень доктора богословия в университете Феррары. На родину Коперник вернулся в конце 1503 года всесторонне образованным человеком. Он поселился сначала в городе Лидзбарке, а затем занял должность каноника во Фромборке – рыбачьем городке в устье Вислы.

Астрономические наблюдения, начатые Коперником в Италии, были продолжены, правда, в ограниченных размерах, в Лидзбарке. Но с особой интенсивностью он развернул их в Фромборке, несмотря на неудобства из-за большой широты этого места, что затрудняло наблюдения планет, и из-за частых туманов с Вислинского залива, значительной облачности и пасмурного неба над этой северной местностью.

До изобретения телескопа было ещё далеко, не существовало ещё и наилучших для дотелескопической астрономии инструментов Тихо Браге, с помощью которых точность астрономических наблюдений была доведена до одной-двух минут. Наиболее известным прибором, которым пользовался Коперник, был трикветрум, параллактический инструмент. Второй прибор, употреблявшийся Коперником для определения угла наклона эклиптики, «гороскопий», солнечные часы, разновидность квадранта.

Несмотря на очевидные трудности, в «Малом комментарии», написанном приблизительно в 1516 году, Коперник уже дал предварительное изложение своего учения, вернее, тогда ещё своих гипотез. Он не счёл нужным приводить в нём математические доказательства, поскольку они предназначались для более обширного сочинения.

3 ноября 1516 года Николай Коперник был избран на должность управляющего владений капитула в Ольштынском и Пененжненском округах. Осенью 1519 года полномочия Коперника в Ольштыне истекли, и он возвратился в Фромборк, но отдаться астрономическим наблюдениям для проверки своих гипотез и на этот раз по-настоящему не смог. Шла война с крестоносцами.

В самый разгар войны, в начале ноября 1520 года, Коперник вновь избирается администратором владений капитула в Ольштыне и Пененжно. К тому времени Коперник оказался старшим не только в Ольштыне, но и во всей Вармии – епископ и почти все члены капитула, покинув Вармию, отсиживались в безопасных местах. Взяв на себя командование немногочисленным гарнизоном Ольштына, Коперник принял меры к укреплению обороны замка-крепости, позаботившись об установке орудий, создании запаса боеприпасов, провианта и воды. Коперник, неожиданно проявив решительность и недюжинный воинский талант, сумел отстоять Ольштын от неприятеля.

Личное мужество и решительность не остались незамеченными – вскоре после заключения перемирия в апреле 1521 года Коперник назначается комиссаром Вармии. В феврале 1523 года, до избрания нового епископа, Коперник избирается генеральным администратором Вармии – это высшая должность, которую ему приходилось занимать. Осенью того же года, после выбора епископа, он назначается канцлером капитула. Лишь после 1530 года административная деятельность Коперника несколько сузилась.

Тем не менее именно на двадцатые годы приходится значительная часть астрономических результатов Коперника. Удалось провести многие наблюдения. Так, около 1523 года, наблюдая за планетами в момент противостояния, т. е. когда планета находится в противоположном Солнцу пункте небесной сферы, Коперник совершил важное открытие: он опроверг мнение, будто положение планетных орбит в пространстве остаётся неподвижным. Линия апсид – прямая, соединяющая точки орбиты, в которых планета наиболее близка к Солнцу и наиболее удалена от него, меняет своё положение по сравнению с наблюдавшимся за 1300 лет до того и зафиксированном в «Альмагесте» Птолемея.

Но главное, к началу тридцатых годов работа над созданием новой теории и её оформлением в его труде «Об обращениях небесных сфер» была в основном закончена. К тому времени почти полтора тысячелетия просуществовала система устройства мира, предложенная древнегреческим учёным Клавдием Птолемеем. Она заключалась в том, что Земля неподвижно покоится в центре Вселенной, а Солнце и другие планеты вращаются вокруг неё. Теория Птолемея не позволяла объяснить многие явления, хорошо известные астрономам, в частности петлеобразное движение планет по видимому небосводу. Но её положения считались незыблемыми, поскольку хорошо согласовались с учением католической церкви.

Задолго до Коперника древнегреческий учёный Аристарх утверждал, что Земля движется вокруг Солнца. Но он ещё не мог экспериментально подтвердить своё учение.

Наблюдая движение небесных тел, Коперник пришёл к выводу, что теория Птолемея неверна. После тридцати лет упорнейшего труда, долгих наблюдений и сложных математических расчётов он убедительно доказал, что Земля – это только одна из планет и что все планеты обращаются вокруг Солнца. Правда, Коперник всё же считал, что звёзды неподвижны и находятся на поверхности огромной сферы, на огромном расстоянии от Земли. Это было связано с тем, что в то время ещё не было таких мощных телескопов, с помощью которых можно наблюдать небо и звёзды.

Открыв, что Земля и планеты – спутники Солнца, Коперник смог объяснить видимое движение Солнца по небосводу, странную запутанность в движении некоторых планет, а также видимое вращение небесного свода. Коперник считал, что мы воспринимаем движение небесных тел так же, как и перемещение различных предметов на Земле, когда сами находимся в движении. Когда мы плывём в лодке по поверхности реки, то кажется, что лодка и мы в ней неподвижны, а берега плывут в обратном направлении. Точно так же наблюдателю, находящемуся на Земле, кажется, что Земля неподвижна, а Солнце движется вокруг неё. На самом же деле это Земля движется вокруг Солнца и в течение года совершает полный оборот по своей орбите.

В двадцатые же годы Коперник приобрёл славу искусного врача. Знания, полученные им в Падуе, он пополнял в течение всей жизни, регулярно знакомясь с новинками медицинской литературы. Слава выдающегося медика была заслуженной – Копернику удалось многих пациентов избавить от тяжёлых и трудноизлечимых недугов. А среди его пациентов были все современные ему епископы Вармии, высокопоставленные лица Королевской и Герцогской Пруссии, Тидеман Гизе, Александр Скультети, многие каноники Вармийского капитула. Часто оказывал он помощь и простым людям. Несомненно, что рекомендации своих предшественников Коперник использовал творчески, тщательно следя за состоянием больных и пытаясь вникнуть в механизм воздействия прописанных им лекарств.

После 1531 года пошла на убыль его активность в делах капитула и его общественная деятельность, хотя ещё в 1541 году он выполнял обязанности председателя строительной кассы капитула. Сказывались долгие годы жизни. 60 лет – возраст, который в XVI веке считался уже достаточно преклонным. Но научная деятельность Коперника не прекращалась. Не прекращал он и врачебной практики, и слава его как искусного медика неуклонно возрастала.

В середине июля 1528 года, присутствуя в качестве представителя Фромборкского капитула на сеймике в Торуни, Коперник познакомился с известным тогда медальером и резчиком по металлу Матцем Шиллингом, переехавшим не так давно в Торунь из Кракова. Существует предположение, что Коперник знал Шиллинга ещё по Кракову, более того, по материнской линии он состоял с ним в отдалённом родстве.

В доме Шиллинга Коперник встретил его дочь – молодую и красивую Анну, и вот вскоре, составляя одну из своих астрономических таблиц, в заглавии столбца, отведённого планете Венере, Коперник знак этой планеты обводит контуром из листьев плюща – фамильной маркой Шиллингов, помещавшейся на всех монетах и медалях, чеканившихся отцом Анны…

Будучи каноником, Коперник должен был соблюдать целибат – обет безбрачия. Но с годами Коперник чувствовал себя всё более одиноким, всё явственнее ощущал потребность в близком и преданном существе, и вот встреча с Анной…

Шли годы. К присутствию Анны в доме Коперника, казалось, привыкли. Однако последовал донос только что выбранному епископу. Во время болезни Дантиск вызывает к себе доктора Николая и в беседе с ним как бы невзначай замечает, что не пристало Копернику иметь при себе столь молодую и столь дальнюю родственницу – следует подыскать менее молодую и состоящую в более тесном родстве.

И Коперник вынужден «принимать меры». Анна в скором времени переселяется в свой дом. А потом ей пришлось уехать и из Фромборка. Это, несомненно, омрачило последние годы жизни Николая Коперника.

В мае 1542 года в Виттенберге выходит из печати книжка Коперника «О сторонах и углах треугольников как плоских, так и сферических» с приложением подробных таблиц синусов и косинусов.

Но учёный не дожил до того времени, когда книга «О вращениях небесных сфер» распространилась по всему свету. Он был при смерти, когда друзья принесли ему первый экземпляр его книги, отпечатанной в одной из нюрнбергских типографий. Коперник скончался 24 мая 1543 года.

Деятели церкви не сразу поняли, какой удар по религии наносит книга Коперника. Некоторое время его труд свободно распространялся среди учёных. Только тогда, когда у Коперника появились последователи, его учение было объявлено ересью, а книга внесена в «Индекс» запрещённых книг. Лишь в 1835 году папа римский исключил книгу Коперника из него и тем как бы признал существование его учения в глазах церкви.